Reibungskupplnngsvorrichtung für Schaltgetriebe. Es sind' Schaltgetriebe bekannt, bei denen verschiedene Triebe zwischen die treibende Welle und die angetriebene Welle wahlweise in der Weise eingeschaltet werden können, dass beim Umschalten von dem einen Trieb auf den andern keine Unterbrechung der Kraftübertragung erfolgt.
Diese Wirkung wird in der Weise erreicht, dass zunächst durch eine Kupplung ein Trieb eingeschaltet werden kann, beim Umschalten auf einen andern Trieb wird dann zunächst eine weitere Kupplung eingerückt, und sobald der zweite Trieb die Kraftübertragung auf genommen hat, wird selbsttätig der vorher wirksame Trieb ausgeschaltet. Wird die zweite zugeschaltete Kupplung wieder aus gerückt, so nimmt der erste Trieb die Kraft übertragung ebenfalls selbsttätig wieder auf.
Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, eine für derartige Getriebe besonders geeignete Reibungskupplungsvorrichtung zu schaffen. Die Erfindung besteht darin, dass die zwei Kupplungsteile einer Reibungs- kupplung, zwischen denen die das Verkup peln bewirkenden Reibungsflächen liegen, beide beweglich angeordnet sind;
die Bewe gung des einen Teils erfolgt dabei durch eine von aussen zu betätigende .Steuerungs einrichtung, die Verstellung des andern Teils ist in automatische Abhängigkeit von dem Kraftfluss im Getriebe gebracht, so dass zum Beispiel durch die Bewegung des zwei ten Teils ,die willkürlich eingerückte Kupp lung wieder ausgerückt werden kann, sobald dieser Vorgang etwa durch das Zuschalten eines andern Triebes notwendig ist. Auf diese Weise ergibt sich ein übersichtlicher und einfacher Aufbau der Kupplungsvor richtung.
Diese umfasst also den durch eine äussere .Steuerung betätigten Teil, den damit zusammenwirkenden zweiten Teil einer Rei bungskupplung und schliesslich allgemein eine Einrichtung, die das Verstellen des zweiten Kupplungsteils in Abhängigkeit vom Kraftfluss im Getriebe bewirkt.
Die letztgenannte Einrichtung wird zweckmässig in der Weise ausgebildet, dass in .das Ge triebe ein Zwischenstück eingeschaltet wird, welches eine in beiden Richtungen durch feste Anschläge begrenzte relative Bewe- gung gegenüber dem selbsttätig sich verstel lenden Kupplungsteil bei einem Wechsel in der Richtung des Kraftflusses ausführt. Je nachdem, an welcher Stelle des Getriebes diese Einrichtung eingeschaltet wird, lässt sich ein Ausschalten der Reibungskupplung herbeiführen, wenn -durch das Umschalten des Kraftflusses eine höhere Geschwindig keit der angetriebenen Welle oder eine Um kehr in der Drehrichtung oder eine sonstige Änderung herbeigeführt wird.
Für die Kupplungsvorrichtung ist also eine so grosse Zahl von Anwendungsmöglichkeiten gegeben, wie sie mit den bisher bekannten Konstruk tionen nicht erreichbar waren.
In der anliegenden Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand durch eine Anzahl von Ausführungsbeispielen zum Teil sche matisch veranschaulicht.
' Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungs form der Kupplungsvorrichtung in einem Getriebe mit zwei Geschwindigkeitsstufen, wobei die Reibungskupplung selbsttätig aus gerückt wird, sobald die höhere Geschwin digkeitsstufe eingeschaltet wird;
es handelt sich hier also um eine Überholungskupp- lungsvorrichtung; Fig. 3 zeigt die Kupplungsvorrichtung in einem Wendegetriebe, bei welchem das selbsttätige Ausrücken der Reibungskupp lung erfolgt, sobald durch das Zuschalten eines Triebes eine Umkehrung der Drehung der angetriebenen Welle herbeigeführt wird;
es handelt sich also hier um eine Umkehr- kupplungsvorrichtung; Fig.4 zeigt eine Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung als Überholungskupp- lungsvorrichtung, bei welcher die Verbin dung zwischen den gekuppelten Teilen nach dem selbsttätigen Ausschalten der Reibungs- kupplung durch eine von aussen erfolgende zusätzliche Steuerbewegung wieder herge stellt werden kann.
Fig. 5, 6 und 7 zeigen eine Überholungs- kupplungsvorrichtung, welche so ausgebildet ist, dass das selbsttätige Ausschalten beim Überholen in beiden Drehrichtungen erfolgen kann.
Zu dem Aufbau und der Wirkungsweise der dargestellten Kupplungsvorrichtungen ist im einzelnen folgendes auszuführen: _ In Fig. 1 ist mit a die antreibende Welle bezeichnet, also die vom Motor her kom mende Welle, mit b die angetriebene Welle, die zu der angetriebenen Maschine führt. Die Verbindung zwischen den beiden Wellen kann entweder durch :die auf der Welle a befindliche Kupplung i, k und die Zahn räder c und d hergestellt werden oder durch die Zahnräder<I>e, f, g, c, d</I> über die Vor gelegewelle h. Die Welle a ist in den:
beiden Lagern a' und a' gelagert und trägt die Kupplungshälfte i, welche die. Drehbewe gung der Welle zwangsläufig mitmachen muss, jedoch in der Richtung der Wellen achse verschiebbar ist. Die Verschiebung erfolgt durch einen Führungsring i' in wel chen eine Führungsgabel i2 eingreift. Diese Gabel ist als doppelarmiger Hebel ausgebil det, eine Bewegung des äussern Endes i' im einen Sinne bewirkt also eine Bewegung der Kupplungshälfte i im andern Sinne.
Die Kupplungshälfte i arbeitet mit ihrer koni schen Aussenseite mit einem entsprechenden Reibungskonus des zweiten Kupplungsteils k zusammen. Dieser Kupplungsteil ist auf dem die Welle a umschliessenden Nabenteil der Hülse k1 in der Längsrichtung verschieb bar, jedoch gegen Verdrehung so gesichert, dass beide Teile zwangsläufig miteinander umlaufen müssen.
An die Hülse k1 schliesst sich ein weiterer, auf der Welle a frei dreh barer Teil k2 an, die beiden Teile k' und k' sind durch Mitnehmer kg und k4 so mitein ander gekuppelt, dass bei einer Drehung zwar ein gegenseitiges Mitnehmen der Teile er folgt, dass aber eine beschränkte relative Drehbewegung zwischen den beiden Teilen durch ein entsprechendes Spiel zwischen den Mitnehmern kg und k4 möglich ist. In Fig. 2 ist in einem Schnitt die Ausbildung der Mitnehmer gezeigt.
Der Teil k2 hat an seinem äussern Rande einen rohrförmigen Fortsatz, welcher eine Innenverzahnung m besitzt. In diese Verzahnung greifen Zahn räder n ein, welche mittels ihrer Achsen in dem Teil k' drehbar gelagert sind. Diese Achsen tragen an ihrem Ende o ein steiles Schraubengewinde, welches mit entsprechen den Mutterteilen des Teils k zusammen arbeitet.
Zwischen den Teilen 1c und k' ist eine Feder p angebracht, welche so stark ist, dass, sie die Teile<I>k</I> und k' unter Drehung der Schraubenbolzen o auseinander bewegen kann. Die Schraubengänge der Schrauben bolzen o sind also so steil, dass letztere nicht selbstsperrend wirken. Die Vorgelegewelle h ist in den Lagern h' und h2 gelagert. Das Zahnrad f läuft lose auf dieser Welle und bildet eine Kupplungshälfte, welche mit einer mit der Welle umlaufenden Kupp lungshälfte f2 zusammenarbeiten kann.
Das Einschalten der Kupplung erfolgt durch die Gabel f3 durch eine entsprechende Verschie bung des Gabelendes f4. Das Zahnrad g ist mit der Vorgelegewelle fest verbunden.
Die Wirkungsweise der Kupplungsvor richtung ergibt sich bei diesem Ausführungs beispiel folgendermassen: Nach dem Anlassen des Motors wird die - Kupplung i-k ein gerückt, indem der Stellhebel i2 in die ge zeichnete Stellung gebracht wird. Die Kraft übertragung erfolgt dann von a über die Kupplung<I>i, k</I> und die Zahnräder c und d. Wird nun die Kupplung f-fz zugeschaltet, der Hebel f3 also aus der gezeichneten Stel lung in die entgegengesetzte Lage gedreht, so wird das Zahnrad c durch die Räder <I>e, f,</I> g schneller angetrieben als es dem An triebe durch die Kupplungshälfte k ent spricht.
Dementsprechend verdreht sich der Teil k2 gegenüber dem Teil k1 um das zwi schen den Mitnehmern k3 und k4 vorhandene Spiel. Durch die Verzahnung m werden dabei die Zahnräder n in Drehung versetzt.
und durch die Schraubenbolzen o wird der Teil k an den Teil k1 herangezogen, der Rei- bungsschluss zwischen<I>i</I> und<I>k</I> wird dabei also aufgehoben, und zwar ist die Kupplung vollständig gelöst, sobald die Relativbeave- gung zwischen den beiden Teilen k' und k2 beendet ist.
Durch die geschilderte Anord nung wird also erreicht, dass die Welle b mit höherer Geschwindigkeit angetrieben wird, ohne dass eine Unterbrechung der Kraftübertragung eintritt, denn es wird zu nächst eine höhere Stufe eingeschaltet und dann erst die bestehende Verbindung zwi schen<I>a</I> und<I>b</I> gelöst. Die Lösung erfolgt dabei selbsttätig so, dass keine Störung da durch eintritt, dass die beiden Stufen für eine kurze Zeit gleichzeitig eingeschaltet sind.
Zum Übergang auf die niedrigere Ge schwindigkeitsstufe ist es lediglich erforder lich, die Kupplung f-f' wieder zu lösen, den Hebel f 3 also in die in Fig. 1 gezeichnete Stellung zu bringen.
Wenn dann das Zahn rad c nicht mehr von dem Zahnrad g ange trieben wird, so tritt durch die Wirkung der Feder p wieder eine Relativverdrehung zwi schen den beiden Teilen k' und k2 ein, wo bei gleichzeitig die Schraubenbolzen o um einen entsprechenden Betrag nach rückwärts gedreht werden, bis die Mitnehmer k3 und k4 wieder gemäss Fig. 2 aneinanderliegen. Dann ist der Teil k mit seiner Reibungsfläche mit dem Teil i gekuppelt, und zwar ist die Kupplungskraft dabei unabhängig von der Grösse des übertragenen Drehmomentes,
da eine Erhöhung des Drehmomentes infolge der Anschläge k3 und k4 keine Weiterbewe gung des Teils k im Kupplungssinne aus lösen kann. Auch bei Übertragung sehr hoher Drehmomente ist dadurch ein weiches und stossfreies Arbeiten der Kupplung, ge gebenenfalls unter zeitweiligem Gleiten gesichert. Durch eine Bewegung des Steuer hebels i2 kann dann auch die Kupplung<I>i,</I> 1c wieder gelöst und die erste Geschwindig keitsstufe ebenfalls ausgeschaltet werden.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungs beispiel weist gegenüber dem Beispiel nach F'ig. 1 und 2 im wesentlichen zwei Unter schiede auf. Zunächst sind zwischen. den beiden Teilen<I>i</I> und<I>k</I> keine einfachen, koni schen Reibungsflächen, sondern Kupplungs- lamellen eingeschaltet. Die innern Lamellen drehen sich zusammen mit dem auf der Welle a befestigten Körper a3, die äussern Lamellen zusammen mit dem Körper k.
Grundsätzlich besteht aber bezüglich der Arbeitsweise kein Unterschied zwischen der vorliegenden Lamellenkupplung und der Konuskupplung nach Fig.1 und 2" denn das Aneinanderpressen der Lamellen geschieht durch das Gegeneinanderbewegen der beiden Körper<I>i</I> und <I>k,</I> welche beide beweglich sind. Der Körper i wird durch eine von aussen betätigte ,Steuerung verschoben, der Körper k dagegen selbsttätig in der bereits beschriebenen Weise.
Der zweite Unterschied besteht darin, dass die Relativverdrehung zwischen den beiden Körpern ki und k2 in einer andern Weise erzeugt wird als bei dem vorhergehenden Beispiel. Der Körper k' ist nämlich aussen mit Zähnen versehen und arbeitet mit dem lose auf der Vorgelegewelle sitzenden Rade g zusammen.
Der Antrieb der Vorgelegewelle h erfolgt von dem Zahn rad e aus über ein Umkehrzahnrad f5. Wird die Kupplung g-g' eingerückt, so resultiert hieraus eine Relativverdrehung zwischen den Teilen k' und k2, durch welche der Presskörper k zurückgezogen und die Lamellenkupplung gelöst wird,
so dassi dann das Rad k' und die Welle b in umgekehrter Richtung umlaufen können. Diese Ausführungsform der Kupp lung beziehungsweise des Getriebes kann zweckmässig beim Antrieb von Werkzeug maschinen mit hin- und hergehender Bewe gung Anwendung finden, insbesondere dann, wenn auf die genaue Einhaltung eines be stimmten Umkehrpunktes besonderer Wert gelegt werden muss.
Es ist noch zu bemerken, dass die in den Fig. 1 und 3 eingezeichneten Kupplungen f-f <I>2</I> und g-g' lediglich der Übersichtlich keit halber als Klauenkupplung gezeichnet sind.
!Es ist in vielen Fällen empfehlenswert, auch an dieser Stelle Reibungskupplungen zu verwenden. Die in Fig. 3 angebrachten Bezeichnungen entsprechen im übrigen der für Fig. 1 gegebenen Erläuterung, so dass sich eine nochmalige Erklärung erübrigt.
In Fig. 4 ist weiterhin eine Ausführungs form einer Überholungskupplungsvorrich- tung dargestellt, bei welcher das selbsttätige Ausschalten@der%ibungskupplung beim Über holungsvorgang unwirksam gemacht werden kann.
Im Aufbau ist die Kupplungsvorrich- tung im wesentlichen ähnlich der Kupplungs vorrichtung nach Fig. 1 und 2, jedoch ist auch hier an .Stelle der konischen Reibungs kupplung eine Lamellenkupplung gezeichnet. Ferner ist die Vorrichtung zur Erzeugung der Relativverdrehung und zur Übertragung dieser Bewegung auf die Reibungskupplung wesentlich vereinfacht.
Die beiden Teile k und k2 sind nämlich unmittelbar durch ein steiles Schraubengewinde k6 miteinander verbunden. Dieses Schraubengewinde lässt eine begrenzte Relativbewegung in der Dreh richtung zwischen den Teilen k und k2 ge nau so zu, wie es durch die Anschläge k3 und k4 gemäss Fig. 2 errreicht wird, mit der Relativverdrehung selbst ist aber unmittel- bar die Verschiebung des Teils k in Rich tung der Längsachse zum Kuppeln oder Entkuppeln verbunden.
Die gleiche Wir kung wird also in bedeutend einfacherer Weise erreicht. Auch hier ist die Beweglich keit zwischen den Teilen k und k2 durch feste Anschläge begrenzt, so dass die Grösse des übertragenen Drehmomentes im Gegen satz zu Lastdruckkupplungen keinen Ein fluss auf die Grösse des Kupplungsdruckes hat. Für die Bewegung des von aussen ge steuerten Kupplungsteils i ist ebenfalls eine andersartige Vorrichtung dargestellt als in den vorhergehenden Figuren. Der Teil i wird nämlich von einem ,Stellring i4 aus be tätigt.
Zwischen den beiden Teilen<I>i</I> und i' sind Federn eingeschaltet, ebenso zwischen den Teilen i und a3. Die Bewegung des mit der Welle a umlaufenden Ringes i4 erfolgt durch einen feststehenden Ring i'. Ein. von diesem ausgehender Zapfen gleitet in einer festen Führung i' und verhindert so die Drehbewegung des Ringes.
Ein weiterer von -der Handkurbel i'r angetriebener Ring P drückt mit einem Schraubengang i9 gegen am Ring i' angeordnete Gleitrollen i", so dass die Stellung des Druckringes i von .der Handkurbel i' nach Wunsch eingestellt wer den kann. Die Wirkungsweise der Kupp lungsvorrichtung ist folgende: Zum Ein kuppeln wird das Handrad i7 so lange be wegt, bis der Druckring i mit .den Lamellen in Berührung kommt.
Wenn sich die Kupp lungshälfte k noch nicht in der Kuppel stellung befinden sollte, so genügt schon eine leichte Berührung der Lamellen, um diese Kupplungshälfte k auf dem Gewinde k5 zu verdrehen und den Beginn einer Verdrehung dieses Teils k im Sinne des Kuppelns zu erreichen. - Je weiter sich die Kupplungs hälfte k dabei bewegt, um so stärker wird die Reibung, und die Reibungskupplung ge langt auf diese Weise sicher in die Kuppel stellung. Um die Bewegung zu unterstützen, sind zwischen den Teilen k2 und k -noch Federn q angebracht, welche in der Rich tung der Schraubengänge wirken.
Wenn die Kupplungshälfte k sich in der endgültigen Kuppelstellung befindet, so sind die Federn zwischen den Ringen<I>i</I> und i4 auf dasjenige Mass zusammengepresst, welches zur Über tragung des Drehmomentes durch die Kupp lung erforderlich ist. Wird nun durch Ein schalten einer höheren Geschwindigkeits stufe dem Rade c und somit dem Teile 1c eine höhere Geschwindigkeit erteilt als der Welle<I>a,</I> so schraubt sich der Teil<I>k</I> auf dem Gewinde k" so lange zurück, bis die Rei bungskupplung vollkommen gelöst ist.
Mit Hilfe der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung ist es nun möglich, eine - wirksame Verbin dung zwischen den Teilen a und c auch dann herzustellen, wenn der Kraftfluss im Sinne der Überholung vorhanden ist. Zu diesem Zweck kann nämlich die Handkurbel i' wei ter betätigt werden, so dass ,der Ring i der Kupplungshälfte k so lange nachfolgt, bis die Verbindung durch die Reibungskupp lung wieder hergestellt ist. Das Aufheben der Überholungswirkung ist beispielsweise erforderlich, wenn die Kupplung in ein Fahrzeuggetriebe eingebaut ist.
Bei einem Fahrzeuggetriebe erfolgt nämlich ein Über holen nicht nur beim Einschalten einer höhe- ren Geschwindigkeitsstufe, sondern es kann auch erfolgen, wenn das Fahrzeug auf einer abschüssigen Fahrbahn eine schnellere Ge schwindigkeit annimmt, als es dem Antriebe entspricht. In diesem Falle ist - die Auf hebung,der Überholungswirkung angebracht, da nur dann der Motor als Bremse für -das Fahrzeug in an sich bekannter Weise be nutzt werden kann.
Bei den bisher beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen sind lediglich rein mecha nische Mittel für die Betätigung der Rei bungskupplung berücksichtigt worden. Selbst verständlich besteht auch die Möglichkeit, die Betätigung. der Kupplungen durch andere Mittel zu bewirken, also etwa durch Elektro magnete, durch Druckluft, durch Druck flüssigkeiten usw.
Ein Beispiel mit einer Betätigung des automatisch sich verstellen=, den Teils der Reibungskupplung durch einen Magneten ist in Fig. 5 dargestellt: Bei der in Fig.5 dargestellten Ausfüh rungsform handelt es sich um eine Über-- holungskupplungsvorrichtung; bei welcher eine Überholung unabhängig von der Dreh richtung der Antriebsmaschine stattfinden kann;
eine Überholung ist also sowohl -beim- Vorwärtslauf, als auch beim Rückwärtslauf- des Antriebsmotors möglich. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, ein Getriebe- mit mehreren Geschwindigkeitsstufen sowohl für den Vorwärtslauf, als auch für den Rück wärtslauf zu benutzen und dabei eine Kraft unterbrechung beim Umschalten von einer Geschwindigkeitsstufe zur andern- zu ver-. meiden.
Die Reibungskupplung nach Fig. 5 ist eine Lamellenkupplung, bei welcher die Lamellen zwischen den beiden beweglichen Teilen<I>i</I> und<I>k</I> angeordnet sind. Der Teil- i <I>-</I> ist von aussen durch den Hebel i2 bewegbar;, der Teil k wird selbsttätig bewegt.
Der Teil k gleitet in der Längsrichtung aus einem zweiten Teil k<B>'</B> und wird durch die Druck federn s in der -Kuppelstellung gehalten, so lange die Magnetwicklung r stromlos ist: Wird aber ein Strom durch .die Magnetwick- lung <I>r</I> geschickt, so wirken die Teile<I>k</I> und k1 als Magnet und - Anker und -werden -ent-- gegen der Wirkung der Federn s zusammen- gerückt, wodurch die Lamellenkupplung ausgeschaltet wird.
Die Schaltung für die Magnetwicklung r umfasst Kontakte, welche zwischen den beiden Teilen -cl und k' liegen. Zwischen diesen beiden Teilen ist in der be reits oben beschriebenen Weise eine Relativ verdrehung möglich, und diese Relativbewe gung wird zur Betätigung der elektrischen Kontakte benutzt..
Beispielsweise können, wie in Fig. 6 im Querschnitt dargestellt ist, die Mitnehmer k3 und k4 unmittelbar mit Kontaktelementen w1, w2, w3 ausgerüstet werden,
so dass je nach dem Kraftfluss im Getriebe einmal zwischen den Kontakt elementen w1 und w2 und .das andere Mal zwischen den. Kontaktelementen w1 und w' eine stromleitende Verbindung hergestellt wird. Die Stromzufuhr zu .den Kontakt- elementen w2 und w3
geschieht durch .Schleif ringe t2 und t3, während ein dritter Schleif ring t1 unmittelbar den Strom zur Magnet- Wicklung r führt. Das Schaltschema für die elektrischen Teile der Vorrichtung ist in Fig. 7 dargestellt.
Wie aus. Fig. 7 hervor geht, ist der Schleifring t' unmittelbar an eine Stromquelle u angeschlossen, während die Leitungen von den Schleifringen t' und t3 über einen Doppelschalter w4, w', w' mit dem anJern Pol der Stromquelle in Verbin dung gebracht werden können. Die Stellung des @Sehalthebels w' wird in Abhängigkeit von dem Schalter des Antriebsmotors ge bracht.
Wenn beispielsweise der Lauf des Motors durch eine Schaltkurbel geregelt wird, deren Drehung nach rechts oder links von einer mittleren Nullstellung aus den Vorwärts- oder Rüekwärtslauf des Motors einschaltet, so kann der Schalthebel w6 un mittelbar auf die Schaltkurbel des Motors mit aufgesetzt werden. Je nach der Dreh riehtung des Motors wird dann das Kontakt element w4 oder w5 mit der Stromquelle ver bunden.
Wird beispielsweise beim Vorwärts lauf das Kontaktelement w4 nach Fig. 7 unter Strom gesetzt, so wird der Strom durch den Schleifring t3 auf das Kontakt element w' übertragen, während das Kon- taktelement w2 stromlos ist. In. der in Fig. 6 gezeichneten Stellung . ist also die Magnet wicklung r stromlos.
Durch Einlegen des Hebels i2 in die in Fig. 5 gezeichnete Stel- lung wird also die Kupplung hergestellt.
Wird nun durch Einschalten einer höheren Geschwindigkeitsstufe das Zahnrad c mit höherer Geschwindigkeit angetrieben als es der Drehzahl der Welle a entspricht, so ent steht zwischen den Teilen k2 und k1 eine Relativverdrehung, durch welche das Kon- taktelement w' mit dem Kontaktelement w' zusammengebracht wird. Hierdurch wird die Magnetwicklung r in den Stromkreis einge schaltet und die Lamellenkupplung ausge rückt.
Beim Rückwärtslauf des Antriebs motors ist dagegen das Kontaktelement w5 und damit über den Schleifring t2 auch das Kontaktelement w2 unter Strom gesetzt, und die Lamellenkupplung wird beim Rück wärtslauf ebenfalls gelöst, sobald das Zahn rad c schneller angetrieben wird, da beim Rückwärtslauf der Kraftfluss in den Kupp lungsteilen in umgekehrter Richtung ver läuft.
In die Leitung zwischen .dem .Schleif ring t' und der Stromquelle u ist noch ein weiterer Schalter w7 eingeschaltet, welcher normalerweise geschlossen ist, also den Stromdurchfluss zulässt. Wird durch diesen Schalter die Leitung unterbrochen, so wird die Überholungsvorriehtung vollkommen au sser Betrieb gesetzt; wie schon oben ausge führt wurde, ist es bei .Fahrzeugantriebe. zeitweise erwünscht, die Überholungsvorricb tung ausschalten zu können.
Die Ausscha:- tung erfolgt bei dem in Fig. 5 bis 7 .darge stellten Beispiel in der einfachsten Weise.
Der Schalter w' kann noch zu dem weiteren Zweck benutzt werden, den Teil beim Anlassen in die Kuppelstellung zu bringen, wenn beim Stillstand durch irgend einen Zufall der Stromkreis für die Magnet wicklung r eingeschaltet sein sollte.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel be steht also die Möglichkeit, dass bei der In betriebsetzung des Getriebes der eine der zwischen .den beiden relativ zueinander- ver- drehbaren Teilen k',= und k2 eingeschaltete Kontakt nicht selbsttätig in die gewünschte Stellung gelangt. Dieser Nachteil kann in einfacher Weise auch dadurch behoben wer den, dass die Kontakte nicht durch .die Be wegung zwischen den -Teilen k' und k2 be tätigt werden.
Mit Hilfe einer Reibungs- kontakteinrichtung oder ähnlicher bekannter Einrichtung ist es ohne weiteres möglich, die Schaltung von .der Relativbewegung der Teile<I>a</I> und k' abhängig zu machen. Es ist also kein notwendiges Kennzeichen, dass die Kontaktvorrichtung zwischen den Teilen k' und k2 liegt.
Ebenso wie die Betätigung des Kupp lungsteils k mit Hilfe des elektrischen Stro mes durch selbsttätig gesteuerte Kontakte erfolgen kann, kann selbstverständlich auch die Betätigung des Kupplungsteils i durch elektrischen Strom oder durch andere Energiequellen erfolgen, welche von einer von Hand zu betätigenden SteuervorriclCtung be herrscht werden. Die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen geben also nur einzelne Beispiele für die Ausführungs möglichkeiten der neuen Kupplungsvorrich tung, weitere Ausführungsformen ergeben sich zum Beispiel durch andere Kombination der Elemente von selbst.
Friction clutch device for manual transmissions. There are 'gearboxes known in which different drives between the driving shaft and the driven shaft can be switched on in such a way that when switching from one drive to the other there is no interruption of the power transmission.
This effect is achieved in such a way that a drive can first be switched on by a clutch, when switching to another drive, a further clutch is then initially engaged, and as soon as the second drive has taken up the power transmission, the previously active drive automatically becomes switched off. If the second activated clutch is disengaged again, the first drive also automatically resumes the power transmission.
The present invention has the purpose of creating a friction clutch device which is particularly suitable for such transmissions. The invention consists in that the two coupling parts of a friction clutch, between which the friction surfaces causing the coupling are located, are both movably arranged;
The movement of one part is carried out by an externally actuated control device, the adjustment of the other part is automatically dependent on the power flow in the transmission, so that, for example, by moving the second part, the arbitrarily engaged clutch ment can be disengaged again as soon as this process is necessary, for example by switching on another drive. In this way there is a clear and simple structure of the clutch device.
This thus comprises the part actuated by an external control, the second part of a friction clutch that interacts therewith and finally generally a device that effects the adjustment of the second clutch part as a function of the power flow in the transmission.
The latter device is expediently designed in such a way that an intermediate piece is switched on in the transmission, which executes a relative movement limited in both directions by fixed stops relative to the automatically adjusting coupling part when there is a change in the direction of the power flow . Depending on where in the gearbox this device is switched on, the friction clutch can be switched off if - by switching the power flow, a higher speed of the driven shaft or a reversal in the direction of rotation or some other change is brought about.
For the coupling device there is such a large number of possible applications as could not be achieved with the previously known constructions.
In the accompanying drawing, the subject matter of the invention is illustrated in part by a number of exemplary embodiments.
1 and 2 show an embodiment of the coupling device in a transmission with two speed levels, the friction clutch being automatically disengaged as soon as the higher speed level is switched on;
It is therefore an overriding clutch device; Fig. 3 shows the coupling device in a reversing gear, in which the automatic disengagement of the Reibungskupp ment takes place as soon as a reversal of the rotation of the driven shaft is brought about by switching on a drive;
So this is a reverse clutch device; 4 shows an embodiment of the coupling device as an overhaul coupling device, in which the connection between the coupled parts can be re-established after the friction clutch has been automatically disengaged by an additional control movement from outside.
5, 6 and 7 show an overrunning clutch device which is designed in such a way that the automatic disconnection when overtaking can take place in both directions of rotation.
The following is to be explained in detail about the structure and mode of operation of the coupling devices shown: _ In Fig. 1, the driving shaft is denoted by a, i.e. the shaft coming from the motor, with b the driven shaft leading to the driven machine. The connection between the two shafts can either be established by: the coupling i, k located on the shaft a and the gears c and d or via the gears <I> e, f, g, c, d </I> the forward lay shaft h. Wave a is in:
two bearings a 'and a' stored and carries the coupling half i, which the. Rotary movement of the shaft must necessarily participate, but can be moved in the direction of the shaft axis. The shift is carried out by a guide ring i 'in which a guide fork i2 engages. This fork is designed as a double-armed lever, a movement of the outer end i 'in one sense thus causes a movement of the coupling half i in the other sense.
The coupling half i works with its conical outside with a corresponding friction cone of the second coupling part k. This coupling part is displaceable in the longitudinal direction on the hub part of the sleeve k1 which surrounds the shaft a, but is secured against rotation in such a way that both parts must necessarily rotate with one another.
The sleeve k1 is followed by a further part k2 that can rotate freely on the shaft a, the two parts k 'and k' are coupled together by drivers kg and k4 in such a way that when the parts are rotated, the parts are taken along it follows that, however, a limited relative rotational movement between the two parts is possible due to a corresponding play between the drivers kg and k4. In Fig. 2, the formation of the driver is shown in a section.
The part k2 has a tubular extension on its outer edge, which has internal teeth m. In this toothing mesh with gears n which are rotatably mounted by means of their axes in the part k '. These axes have a steep screw thread at their end o, which cooperates with the corresponding nut parts of part k.
A spring p is attached between the parts 1c and k 'which is so strong that it can move the parts <I> k </I> and k' apart while rotating the screw bolts o. The threads of the screw bolts o are so steep that the latter are not self-locking. The countershaft h is mounted in the bearings h 'and h2. The gear f runs loosely on this shaft and forms a coupling half which can cooperate with a coupling half f2 rotating with the shaft.
The clutch is switched on by fork f3 by moving the fork end f4 accordingly. The gear wheel g is firmly connected to the countershaft.
The mode of operation of the coupling device arises in this embodiment example as follows: After the engine has been started, the coupling i-k is engaged by moving the control lever i2 into the position shown. The power is then transmitted from a via the clutch <I> i, k </I> and the gears c and d. If the clutch f-fz is now switched on, the lever f3 is rotated from the position shown into the opposite position, the gear c is driven by the wheels <I> e, f, </I> g faster than it is the An drive through the coupling half k corresponds.
Correspondingly, the part k2 rotates with respect to the part k1 by the play existing between the drivers k3 and k4. The toothing m causes the gears n to rotate.
and by means of the screw bolts o, part k is pulled to part k1, the frictional connection between <I> i </I> and <I> k </I> is thus canceled, and the coupling is completely released, as soon as the relative movement between the two parts k 'and k2 has ended.
The described arrangement ensures that the shaft b is driven at a higher speed without the power transmission being interrupted, because a higher level is first switched on and only then is the existing connection between <I> a </ I> and <I> b </I> solved. The solution takes place automatically in such a way that no disturbance occurs because the two stages are switched on simultaneously for a short time.
To transition to the lower Ge speed level, it is only necessary to release the clutch f-f 'again, so to bring the lever f 3 into the position shown in FIG.
When the gear c is no longer driven by the gear g, the action of the spring p again causes a relative rotation between the two parts k 'and k2, where at the same time the screw bolts o backwards by a corresponding amount are rotated until the drivers k3 and k4 again lie against one another as shown in FIG. Then part k is coupled with its friction surface with part i, and the coupling force is independent of the magnitude of the transmitted torque,
since an increase in the torque as a result of the attacks k3 and k4 cannot solve any further movement of the part k in the coupling sense. Even when very high torques are transmitted, this ensures that the clutch works smoothly and smoothly, if necessary with temporary sliding. By moving the control lever i2, the clutch <I> i, </I> 1c can also be released again and the first speed level can also be switched off.
The embodiment shown in Fig. 3, for example, compared to the example according to FIG. 1 and 2 essentially have two differences. First are between. the two parts <I> i </I> and <I> k </I> no simple, conical friction surfaces, but clutch plates switched on. The inner lamellae rotate together with the body a3 attached to the shaft a, the outer lamellae together with the body k.
In principle, however, there is no difference between the present multi-plate clutch and the cone coupling according to FIGS. 1 and 2 "because the plates are pressed against one another by the two bodies <I> i </I> and <I> k, </ I> which are both movable. The body i is moved by an externally actuated control, the body k on the other hand automatically in the manner already described.
The second difference is that the relative rotation between the two bodies ki and k2 is generated in a different way than in the previous example. The body k 'is provided with teeth on the outside and works together with the wheel g sitting loosely on the countershaft.
The drive of the countershaft h takes place from the gear e via a reversing gear f5. If the clutch g-g 'is engaged, this results in a relative rotation between the parts k' and k2, through which the press body k is withdrawn and the multi-disc clutch is released,
so that the wheel k 'and the shaft b can then rotate in the opposite direction. This embodiment of the coupling or the transmission can be useful when driving machine tools with back and forth motion application, especially when particular emphasis must be placed on the exact adherence to a certain reversal point.
It should also be noted that the clutches f-f <I> 2 </I> and g-g 'shown in FIGS. 1 and 3 are only shown as claw couplings for the sake of clarity.
! In many cases it is advisable to use friction clutches at this point as well. The designations used in FIG. 3 otherwise correspond to the explanation given for FIG. 1, so that a repeated explanation is not necessary.
In FIG. 4, an embodiment of an overhaul clutch device is also shown, in which the automatic disengagement of the training clutch can be made ineffective during the overhaul process.
The construction of the coupling device is essentially similar to the coupling device according to FIGS. 1 and 2, but here too, instead of the conical friction coupling, a multi-plate coupling is shown. Furthermore, the device for generating the relative rotation and for transmitting this movement to the friction clutch is significantly simplified.
The two parts k and k2 are directly connected to one another by a steep screw thread k6. This screw thread allows a limited relative movement in the direction of rotation between the parts k and k2 exactly as is achieved by the stops k3 and k4 according to FIG. 2, but with the relative rotation itself, the displacement of the part k is immediate Connected in the direction of the longitudinal axis for coupling or uncoupling.
The same effect is achieved in a much simpler way. Here, too, the mobility between parts k and k2 is limited by fixed stops, so that the size of the transmitted torque, in contrast to load pressure clutches, has no influence on the size of the clutch pressure. For the movement of the externally controlled coupling part i, a different type of device is also shown than in the previous figures. Part i is actuated by a collar i4.
Springs are switched on between the two parts <I> i </I> and i ', as well as between parts i and a3. The movement of the ring i4 rotating with the shaft a is effected by a stationary ring i '. One. from this outgoing pin slides in a fixed guide i 'and thus prevents the rotary movement of the ring.
Another ring P driven by the hand crank i'r presses with a screw thread i9 against sliding rollers i "arranged on the ring i ', so that the position of the pressure ring i can be set as desired by the hand crank i' The coupling device is as follows: For coupling, the handwheel i7 is moved until the pressure ring i comes into contact with the slats.
If the coupling half k is not yet in the coupling position, a light touch of the lamellas is sufficient to turn this coupling half k on the thread k5 and start a rotation of this part k in the sense of coupling. - The further the coupling half k moves, the stronger the friction, and the friction clutch ge thus reached safely in the coupling position. To support the movement, springs q are attached between parts k2 and k, which act in the direction of the screw threads.
When the coupling half k is in the final coupling position, the springs between the rings <I> i </I> and i4 are compressed to the extent required to transmit the torque through the coupling. If the gear c and thus the part 1c are given a higher speed than the shaft <I> a </I> by switching on a higher speed level, the part <I> k </I> screws itself onto the thread k "back until the friction clutch is completely released.
With the help of the device shown in Fig. 4, it is now possible to establish an effective connec tion between parts a and c even when the power flow is present in the sense of overhaul. For this purpose the hand crank i 'can be actuated further so that the ring i follows the coupling half k until the connection is re-established by the friction coupling. The overhaul effect must be canceled, for example, when the clutch is installed in a vehicle transmission.
In the case of a vehicle transmission, overtaking not only takes place when a higher speed level is switched on, but it can also take place when the vehicle assumes a faster speed on a sloping road than the drive corresponds to. In this case - the lifting, the overhaul effect is appropriate, since only then the engine can be used as a brake for the vehicle in a known manner.
In the exemplary embodiments described so far, only purely mechanical means for actuating the friction clutch have been taken into account. Of course there is also the possibility of actuation. to effect the clutches by other means, such as electromagnets, compressed air, pressurized fluids, etc.
An example with an actuation of the automatically adjust =, part of the friction clutch by a magnet is shown in FIG. 5: The embodiment shown in FIG. 5 is an overhaul clutch device; in which an overhaul can take place regardless of the direction of rotation of the drive machine;
An overhaul is therefore possible both when the drive motor is running forwards and when it is running backwards. This makes it possible to use a transmission with several speed levels both for forward running and for reverse running and to prevent a power interruption when switching from one speed level to another. avoid.
The friction clutch according to FIG. 5 is a multi-disc clutch in which the discs are arranged between the two moving parts <I> i </I> and <I> k </I>. The part i <I> - </I> can be moved from the outside by the lever i2; the part k is moved automatically.
The part k slides in the longitudinal direction from a second part k and is held in the coupling position by the compression springs s as long as the magnet winding r is de-energized: If, however, a current flows through the magnet winding ment <I> r </I>, the parts <I> k </I> and k1 act as a magnet and - anchors and -ent-- against the action of the springs s - moved together, thereby creating the multi-plate clutch is turned off.
The circuit for the magnet winding r comprises contacts which lie between the two parts -cl and k '. A relative rotation is possible between these two parts in the manner already described above, and this relative movement is used to actuate the electrical contacts.
For example, as shown in cross section in FIG. 6, the drivers k3 and k4 can be equipped directly with contact elements w1, w2, w3,
so that depending on the power flow in the gearbox once between the contact elements w1 and w2 and the other time between the. Contact elements w1 and w 'an electrically conductive connection is established. The power supply to .den contact elements w2 and w3
happens through .Sleif rings t2 and t3, while a third slip ring t1 directly leads the current to the magnet winding r. The circuit diagram for the electrical parts of the device is shown in FIG.
How out. 7, the slip ring t 'is directly connected to a power source u, while the lines from the slip rings t' and t3 can be connected to the other pole of the power source via a double switch w4, w ', w' . The position of the holding lever w 'is brought depending on the switch of the drive motor.
If, for example, the running of the motor is controlled by a crank whose rotation to the right or left from a central zero position switches on the forward or reverse running of the motor, the switch lever w6 can be placed directly on the crank of the motor. Depending on the direction of rotation of the motor, the contact element w4 or w5 is then connected to the power source.
If, for example, the contact element w4 according to FIG. 7 is energized while running forward, the current is transmitted through the slip ring t3 to the contact element w ', while the contact element w2 is de-energized. In. the position shown in FIG. so the magnet winding r is de-energized.
The coupling is thus established by inserting the lever i2 into the position shown in FIG.
If the gear wheel c is now driven at a higher speed than corresponds to the speed of the shaft a by switching on a higher speed level, a relative rotation occurs between the parts k2 and k1, by which the contact element w 'is brought together with the contact element w' . As a result, the magnet winding r is switched into the circuit and the multi-plate clutch is moved out.
When the drive motor is running backwards, on the other hand, the contact element w5 and thus also the contact element w2 via the slip ring t2 is energized, and the multi-plate clutch is also released when the drive is running backwards as soon as the gear c is driven faster, since the power flow into the Coupling parts runs in the opposite direction.
In the line between the .Schleif ring t 'and the power source u, a further switch w7 is switched on, which is normally closed, so allows the flow of current. If the line is interrupted by this switch, the overhaul device is completely shut down; As already stated above, it is with .Vehicle drives. At times it is desirable to be able to turn off the overhaul device.
The disconnection takes place in the simplest way in the example shown in FIGS. 5 to 7.
The switch w 'can still be used for the further purpose of bringing the part into the coupling position when starting if the circuit for the magnet winding r should be switched on by some chance at standstill.
In the example shown in the drawing, there is therefore the possibility that when the transmission is started up, one of the contacts that are switched on between the two relatively rotatable parts k ', = and k2 does not automatically move into the desired position. This disadvantage can also be eliminated in a simple manner in that the contacts are not actuated by the movement between the parts k 'and k2.
With the aid of a friction contact device or similar known device, it is easily possible to make the switching dependent on the relative movement of the parts <I> a </I> and k '. It is therefore not a necessary indicator that the contact device lies between the parts k 'and k2.
Just as the actuation of the coupling part k with the help of the electrical current can take place through automatically controlled contacts, the actuation of the coupling part i can of course also take place through electrical current or other energy sources which are controlled by a manually operated control device. The embodiments shown in the drawings therefore only give individual examples of the possible execution of the new coupling device, other embodiments result, for example, by different combinations of the elements by themselves.