DE1175496B - Overrunning clutch, especially for gear change gearboxes - Google Patents

Description

Freilaufkupplung, insbesondere für Zahnräderwechselgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf eine Freilaufkupplung, insbesondere für Zahnräderwechselgetriebe, bestehend aus zwei koaxial auf einer gemeinsamen Welle angeordneten und abgeschrägte Abweisklauen besitzenden Kupplungsteilen, von denen das eine Teil axial unbeweglich und drehbar gelagert und das andere über ein Steilgewinde axial beweglich mit der Welle verbunden ist.Overrunning clutch, especially for gear change transmissions The invention refers to an overrunning clutch, especially for gear change transmissions, consisting of two beveled and coaxially arranged on a common shaft Abweisklauen possessing coupling parts, one of which is axially immovable and rotatably mounted and the other axially movable with the via a coarse thread Shaft is connected.

Bei den bekannten Freilaufkupplungen mit abgeschrägte Abweisklauen besitzenden Kupplungsteilen, von denen eines über ein Steilgewinde axial beweglich ist, befindet sich dieses Teil im Freilaufbetrieb der Kupplung außer Eingriff und stützt sich gegen einen Anschlag ab. Damit überhaupt ein Wiedereingriff zustande kommt, muß bekanntlich ein zusätzliches Element, beispielsweise ein Reibring, vorgesehen werden, mit dessen Hilfe das bewegliche Teil bei Umkehr der Relativdrehrichtung der beiden Kupplungsteile wieder zum Klaueneingriff gebracht wird. Ein als Einrückhilfe dienender Reibring steht, wenn er die Kupplung ständig einrückbereit halten soll, in Reibberührung mit einer Gegenfläche und ist demgemäß im Freilaufbetrieb der Kupplung dem Verschleiß ausgesetzt. Liegt er aber im Freilaufbetrieb der Kupplung nicht an der Gegenfläche an, so muß er, wenn die Kupplung einrücken soll, zunächst in Berührung mit der Gegenfläche gebracht werden, wofür ein zusätzliches Schaltzeug vorgesehen werden muß. Bei anderen bekannten Kupplungen mit Abweisklauen, bei denen das bewegliche Teil durch eine Feder stets gegen die Klauen des anderen Teiles gedrückt wird, tritt im überholbetrieb hoher Verschleiß an den abgeschr4gten Stirnseiten der Klauen auf.In the known freewheel clutches with beveled deflector claws Owning coupling parts, one of which is axially movable via a coarse thread is, this part is in freewheeling mode of the clutch and disengaged is supported against a stop. So that a re-intervention takes place at all comes, as is known, an additional element, for example a friction ring, must be provided with the help of which the moving part when the relative direction of rotation is reversed of the two coupling parts is brought back into claw engagement. A as an indentation aid serving friction ring is in place if it is to keep the clutch ready for engagement at all times, in frictional contact with a mating surface and is accordingly in freewheeling operation of the clutch exposed to wear and tear. But if it is not present in the clutch's freewheeling mode when the clutch is to engage, it must first come into contact be brought to the opposite surface, for which an additional switch is provided must become. In other known couplings with Abweisklauen, in which the movable Part is always pressed against the claws of the other part by a spring high wear on the beveled faces of the claws during overtaking.

Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, die Belastung und den Verschleiß der Abweisklauen im Freilaufbetrieb und beim Einrückvorgang zu mindern. Es sollen also im Zustand der Einrückbereitschaft die einander schleifenden Klauenköpfe nur unter geringer Belastung stehen.The object of the invention is therefore the burden and the To reduce wear of the deflector claws in freewheeling operation and during the engagement process. In the state of readiness for engagement, the claw heads grinding against each other should be only stand under low stress.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das axial bewegliche Kupplungsteil mit Hilfe von beidseitig an dessen Stirnflächen angreifenden Federn im überholungsfreien Zustand in einer Grundstellung gehalten ist, bei der die Abweisklauen beider Kupplungsteile in einer Tiefe ineinandergreifen, die gleich oder kleiner als die Tiefe der Klauenabschrägung ist.This is achieved according to the invention in that the axially movable Coupling part with the help of springs acting on its end faces on both sides is held in the overhaul-free state in a basic position in which the Abweisklauen both coupling parts interlock at a depth that is equal to or less than that than the depth of the claw bevel.

Der Ausdruck »überholungsfreier Zustand« soll dabei einen Zustand der Kupplung kennzeichnen, in welchem beide Kupplungsteile mit gleicher Geschwindigkeit umlaufen, jedoch nicht eingerückt sind, vielmehr die Klauen eine Stellung zueinander einnehmen, wie sie in der F i g. 2 dargestellt ist. Durch die beiden einander entgegenwirkenden Federn wird das bewegliche Kupplungsteil in einer solchen Lage gehalten, die einerseits einen Freilaufbetrieb mit unter geringem Druck aneinander abgleitenden Abweisflächen gewährleistet, dabei aber ungewollten Eingriff der Klauen beim überholvorgang mit Sicherheit verhindert, und die andererseits dennoch im richtigen Augenblick ein Wiedereinrücken ermöglicht, ohne das dazu irgendwelche Hilfsmittel, wie Reibringe od. dgl., die die Schraubbewegung des beweglichen Teils in Richtung des Eingriffs einleiten, erforderlich sind.The term "reconditioning free state" is intended to denote a condition of the clutch, in which both coupling parts with the same speed circulate, but are not engaged, but the jaws assume a position to each other, as described in F i g. 2 is shown. The two opposing springs keep the movable coupling part in such a position that, on the one hand, it ensures freewheeling operation with deflection surfaces sliding against each other under low pressure, while at the same time reliably preventing unwanted engagement of the claws during overtaking, and on the other hand, re-engagement at the right moment made possible without any aids such as friction rings or the like, which initiate the screwing movement of the movable part in the direction of engagement, are required.

Eine ähnliche Wirkung wird zwar auch bei bekannten Freilaufkupplungen erzielt, bei denen Einrückhilfsklinken angeordnet sind, die das Ineinandergreifen der keine Abweisflächen besitzenden Kupplungszähne erleichtern sollen. Bei solchen Kupplungen treffen die Einrückhilfsklinken während des Freilaufvorganges bei jedem überspringen über einen Zahn des Kupplungsgegenkranzes auf den nachfolgenden Zahn des Gegenstückes hart auf, was eine schlagartige Beanspruchung darstellt. Die Hauptbeanspruchung für die Klinken tritt darüber hinaus beim Fassen der Klinken nach Umkehr der Relativdrehrichtung der Kupplungszahnkränze auf, hierbei holt das nunmehr schnellere Kupplungsteil das andere ein und will es überholen. In diesem Moment stoßen die Klinken auf Zähne des Kupplungsgegenkranzes und müssen, da keine elastischen Zwischenglieder vorhanden sind, theoretisch in der Zeitspanne Null den Drehzahlangleich herbeiführen, was eine unendlich große Geschwindigkeitsänderung der zu beschleunigenden oder zu verzögernden rotierenden Teile, also unendlich große Kräfte bedeutet. Da die Klinken an den Zähnen des Kupplungsgegenkranzes auf Grund ihrer Formgebung nur Linienberührung haben, werden die Klinken bei diesem Einrückvorgang rasch zerstört, was die Anwendung von Kupplungen mit Klinken in Frage stellt.A similar effect is also obtained with known overrunning clutches achieved, in which engagement pawls are arranged, the meshing which should facilitate coupling teeth that do not have any deflection surfaces. In such Clutches hit the engagement auxiliary pawls during the freewheeling process for everyone skip over one tooth of the coupling mating rim to the next tooth the counterpart hard, which represents a sudden stress. The main stress for the pawls also occurs when grasping the pawls after reversing the relative direction of rotation of the clutch sprockets, the now faster clutch part takes care of that another one and wants to overtake it. At this moment the pawls hit teeth of the coupling counter rim and must, as there are no elastic intermediate links are, theoretically bring about the speed adjustment in the time span zero, what an infinitely large change in speed of the one to be accelerated or decelerated rotating parts, i.e. infinitely large forces. Because the pawls on the teeth of the coupling mating rim due to their shape only have line contact, the pawls are quickly destroyed during this engagement process, What calls into question the use of clutches with pawls.

Diese bei Kupplungen mit Einrückhilfsklinken auftretende Belastung der Kupplungszähne während des Einrückvorganges wird bei Kupplungen mit Abweisklauen vermieden, da beim Fassen der Klauen keine Linienberührung, sondern eine Flächenberührung ziemlichen Ausmaßes stattfindet, so daß die spezifische Belastung gering bleibt.This load that occurs with clutches with engagement auxiliary pawls the clutch teeth during the engagement process in clutches with deflector claws avoided because when the claws are grasped there is no line contact, but a surface contact takes place to a fair extent, so that the specific load remains low.

Im Sinne der Erfindung erweist es sich als vorteil. haft, wenn zwischen den Druckfedern und den Stirnflächen des axial beweglichen Kupplungsteiles Federteller vorgesehen sind, deren gegeneinander gerichtete Axialbewegungen durch Anschläge begrenzt sind. Der Federdruck kann damit gleichmäßig auf das bewegliche Kupplungsteil übertragen werden. Um die Ein. rückstellung des beweglichen Kupplungsteils festzulegen, können erfindungsgemäß zwischen den beiden Kupplungsteilen als Anschlag zusammenwirkende Distanzhülsen vorgesehen sein. Hierbei empfiehlt es sich, die Hülsen so zu bemessen, daß sie in an sich bekannter Weise eine der Dämpfung des Einrückvorganges der Kupplung dienende ölkammer bilden, Weiterhin kann es vorteilhaft sein, daß die zwischen den beiden Kupplungsteilen angeordnete Feder eine größere Vorspannung als die andere Feder besitzt Dadurch wird mit Sicherheit erreicht, daß die Klauenkränze während der überholbewegung, also im Freilaufzustand der Kupplung, nur um das vorgegebene Maß ineinandergreifen und keinesfalls einrücken können.In the context of the invention, it proves to be advantageous. liable if between the compression springs and the end faces of the axially movable coupling part spring plate are provided, their mutually directed axial movements by stops are limited. The spring pressure can thus be applied evenly to the movable coupling part be transmitted. To the one. to determine the return of the movable coupling part, can according to the invention interacting as a stop between the two coupling parts Spacer sleeves may be provided. It is advisable to dimension the sleeves so that that they in a known manner one of the damping of the engagement process of the clutch Serving oil chamber form, Furthermore, it can be advantageous that the between the both coupling parts arranged spring a greater bias than the other Spring has this ensures that the claw rings during the overtaking movement, i.e. in the freewheeling state of the clutch, only by the specified Measure interlock and under no circumstances can indent.

Die Kupplung kann auch schaltbar ausgeführt werden. Hierzu kann das axial bewegliche Kupplungsteil mit einem Schalthebel versehen sein, wobei die Schaltnut des Kupplungsteils erfindungsgemäß wesentlich breiter als die Stärke der in die Schaltnut eingreifenden Schaltgabel ist. Dabei soll in der Leerlaufstellung der Abstand zwischen dem Schalthebel und dem klauenseitigen Schaltnutrand gleich oder größer als die Tiefe des erfindungsgemäßen Teileingriffes der Klauen und der Abstand zwischen dem Schalthebel und dem anderen Nutrand gleich oder größer als der Abstand zwischen dem Anschlag und dem anschlagenden Teil des axial beweglichen Kupplungsteiles sein. Bei dieser Bemessung der Nut behindert die Schaltgabel nicht die automatische Funktion der Kupplung. Wird die Schaltmuffe in bekannter Weise mit einer Verriegelung ausgestattet, so kann die Kupplung in der eingeschalteten Stellung verriegelt werden. Dann ist die Kupplung in beiden Drehrichtungen formschlüssig kraftübertragend.The clutch can also be designed to be switchable. This can be done axially movable coupling part can be provided with a shift lever, the shift groove the coupling part according to the invention is much wider than the strength of the Shifting groove engaging shift fork is. In the idle position, the Distance between the switching lever and the claw-side switching nut edge is the same or greater than the depth of the partial engagement according to the invention of the claws and the distance between the switching lever and the other slot edge equal to or greater than the distance between the stop and the abutting part of the axially movable coupling part be. With this dimensioning of the groove, the shift fork does not interfere with the automatic Function of the clutch. If the shift sleeve is in a known manner with a lock equipped, the clutch can be locked in the switched-on position. Then the coupling is positively force-transmitting in both directions of rotation.

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung schematisch und beispielsweise erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Teilquerschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Freilaufkupplung, F i g. 2 einen Schnitt durch einige Klauen in Umfangsrichtung und F i g. 3 einen Teilquerschnitt durch eine schaltbare Freilaufkupplung.The invention is explained schematically and by way of example with the aid of the drawings. It shows F i g. 1 shows a partial cross section through an exemplary embodiment of the overrunning clutch, FIG . 2 shows a section through some claws in the circumferential direction and FIG . 3 shows a partial cross-section through a switchable overrunning clutch.

In F i g. 1 ist ein mit Abweisklauen 16 versehenes Kupplungsteil 1 auf einer mit Steilgewinde 12 versehenen Welle 2 zwischen zwei Druckfedern 3 und 4 axial schraubend verschiebbar angeordnet und steht mit einem auf der Welle 2 drehbar gelagerten Kupp-Jungsteil 5 in Eingriff. Durch den Wellenbund 6 und 7. die Federteller 8 und 9 und die Federn 3 und 4 wird das Kupplungsteil 1 in einer Lage gehalten, in der sich die Kupplungszähne in der Eingriffstiefe a (vgl. F i g. 2) überdecken. Infolge der Abweisform der Kupplungszähne 15, 16 und der Lage des Steilgewindes 12 wird bei einer Relativbewegung im Drehsinn der Pfeile 10, 11 das Kupplungsteil 1 in Richtung des Pfeiles 13 also im Sinne einer Erhöhung der Spannung der Feder 4 abgewiesen. Dies entspricht dem Freilaufzustand der Kupplung. Die vorteilhafterweise höher vorgespannte Feder 3 mit dem Federteller 8 begrenzt Axialbewegungen des Teiles 1 in Richtung des Pfeiles 14; dadurch ist erreicht, daß die Kupplungszähne 15, 16 nicht weiter eingerückt werden. Bei einer Relativbewegung in Richtung der Pfeile 17, 18 kommen die Kupplungszähne 15, 16 an den Flanken 19, 20 zum Eingriff und bewegen das Kupplungsteil 1 in Richtung des Pfeiles 14 unter Erhöhung der Spannung der Feder 3 bis zum festen Anschlag 21. Diese Stellung bietet Sicherheit gegen Oberlastungen der Kupplungszähne. Die Anschlagelemente 21 und 8 sind vorteilhaft als eine Feder- und ölkammer ausgebildet, welcher beispielsweise über ein Rückschlagventil 2' öl zugeführt wird. Durch eine entsprechende Ausbildung des Spaltes Y, der sich beim Einrücken der Kupplung verkleinert, wird eine progressiv wirkende Dämpfung des Einrückvorganges bewirkt. Somit werden Schaltstöße, die durch ein schlagartiges Einrücken der Kupplung entstehen könnten, vermieden. An Stelle des Rückschlagventils 2' genügt in vielen Fällen schon eine Drosseistelle 2" (vgl. F i g. 3) in der ölzuführungsleitung.In Fig. 1 , a coupling part 1 provided with deflection claws 16 is arranged on a shaft 2 provided with a coarse thread 12 between two compression springs 3 and 4 and is in engagement with a young coupling part 5 rotatably mounted on the shaft 2. Through the shaft collar 6 and 7, the spring plates 8 and 9 and the springs 3 and 4, the coupling part 1 is held in a position in which the coupling teeth overlap at the engagement depth a (see FIG. 2). As a result of the deflection shape of the coupling teeth 15, 16 and the position of the coarse thread 12, the coupling part 1 is rejected in the direction of the arrow 13 in the event of a relative movement in the direction of the arrows 10, 11, i.e. in the sense of increasing the tension of the spring 4. This corresponds to the freewheeling state of the clutch. The advantageously higher preloaded spring 3 with the spring plate 8 limits axial movements of the part 1 in the direction of arrow 14; this ensures that the clutch teeth 15, 16 are no longer engaged. With a relative movement in the direction of the arrows 17, 18 , the coupling teeth 15, 16 come into engagement on the flanks 19, 20 and move the coupling part 1 in the direction of the arrow 14 while increasing the tension of the spring 3 up to the fixed stop 21. This position offers Security against overloading of the clutch teeth. The stop elements 21 and 8 are advantageously designed as a spring and oil chamber to which oil is supplied, for example via a check valve 2 '. A progressive damping of the engagement process is brought about by a corresponding design of the gap Y, which becomes smaller when the clutch is engaged. This avoids shift shocks that could result from a sudden engagement of the clutch. Instead of the check valve 2 ', a throttle point 2 ″ (see FIG . 3) in the oil supply line is sufficient in many cases.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist in F i g. 3 eine schaltbare bzw. ausrückbare Freilaufkupplung dargestellt. Mit einer Schaltgabel 22, die in die Schaltnut 23 des schraubend verschiebbaren Kupplungsteils 1 eingreift, ist es möglich, die Kupplungszahnkränze 15, 16 in Richtung des Pfeiles 24 außer Eingriff zu bringen; somit ist die Kupplung für beide Drehrichtungen unwirksam. Um die beim Überhol-und Einrückvorgang auftretenden axialen Bewegungen des Kupplungsteiles 1 nicht durch die Schaltgabel zu übertragen, ist die Schaltnut 23 so breit, daß in der Einschaltstellung der Gabel 22 der Abstand c gleich oder größer der Eingrifftiefe a (vgl. F i g. 2) und der Abstand d gleich oder größer dem Abstand b zwischen dem Anschlag 21 und dem Federteller 8 ist.In a further development of the inventive concept, FIG. 3 shows a switchable or disengageable one-way clutch. With a shift fork 22 which engages in the shift groove 23 of the screw- shiftable coupling part 1 , it is possible to disengage the clutch sprockets 15, 16 in the direction of arrow 24; thus the coupling is ineffective for both directions of rotation. In order not to transmit the axial movements of the clutch part 1 that occur during the overtaking and engagement process through the shift fork, the shift groove 23 is so wide that in the switched-on position of the fork 22, the distance c is equal to or greater than the engagement depth a (cf.Fig. 2) and the distance d is equal to or greater than the distance b between the stop 21 and the spring plate 8 .

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Freilaufkupplung, insbesondere für Zahnräderwechselgetriebe, bestehend aus zwei koaxial auf einer gemeinsamen Welle angeordneten und abgesehrägte Abweisklauen besitzenden Kupplungsteilen, von denen das eine Teil axial unbeweglich und drehbar gelagert und das andere über ein Steilgewinde axial beweglich mit der Welle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das axial bewegliche Kupplungsteil(1) mit Hilfe von beidseitig an dessen Stimflächen angreifenden Federn (3, 4) im überholungsfreien Zustand in einer Grundstellung gehalten ist, bei der die Abweisklauen (15, 16) beider Kupplungsteile (1, 5) in einer Tiefe (a) ineinander greifen, die gleich oder kleiner als die Tiefe der Klauenabschrägung ist. Claims: 1. Overrunning clutch, in particular for gear change transmissions, consisting of two coupling parts which are coaxially arranged on a common shaft and have sawed-off deflection claws, one part of which is axially immovable and rotatable and the other is axially movably connected to the shaft via a helical thread, thereby characterized in that the axially movable coupling part (1) is held in a basic position in the overhaul-free state with the aid of springs (3, 4) acting on both sides of its end faces, in which the deflector claws (15, 16) of both coupling parts (1, 5) in mesh to a depth (a) equal to or less than the depth of the claw bevel. 2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Druckfedern und den Stimflächen des axial beweglichen Kupplungsteiles Federteller (8, 9) vorgesehen sind, deren gegeneinandergerichtete Axialbewegungen durch Anschläge (6, 7) begrenzt sind. 3. Freilaufkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen beiden Kupplungsteilen ein die Einrückstellung des axial beweglichen Kupplungsteiles begrenzender Anschlag (21) vorgesehen ist. 4. Freilaufkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagteile (8) und (21) eine in an sich bekannter Weise der Dämpfung des Einrückvorganges der Kupplung dienende ölkammer bilden. 5. Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den beiden Kupplungsteilen angeordnete Feder (3) eine größere Vorspannung als die andere Feder (4) besitzt. 6. Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das axial bewegliche Kupplungsteil mit einem Stellzeug, z. B. einer Schaltgabel (22), versehen ist, wobei die Schaltnut (23) umso viel breiter als die in die Schaltnut eingreifende Schaltgabel ist, daß in der Einrückstellung der Abstand (c) zwischen der Schaltgabel und dem klauenseitigen Schaltnutrand gleich oder größer als die Tiefe (a) des Eingriffes der Klauen und der Abstand (d) zwischender Schaltgabel und dem anderen Nutrand gleich oder größer als der Albstand (b) zwischen den Anschlag (21) und dem anschlagenden Teil (8) des axial beweglichen Kupplungsteiles (1) ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 399 514, 601939, 749 754; schweizerische Patentschriften Nr. 252 601, 296 097; britische Patentschriften Nr. 773 545, 790 702; USA.-Patentschriften Nr. 1904 563, 1974 784, 2300337. 2. Overrunning clutch according to claim 1, characterized in that spring plates (8, 9) are provided between the compression springs and the end faces of the axially movable coupling part, the opposing axial movements of which are limited by stops (6, 7). 3. Overrunning clutch according to claim 1 or 2, characterized in that a stop (21) limiting the engagement position of the axially movable clutch part is provided between the two clutch parts. 4. Overrunning clutch according to claim 3, characterized in that the stop parts (8) and (21) form an oil chamber serving in a manner known per se for damping the engagement process of the clutch. 5. Overrunning clutch according to one of claims 1 or 4, characterized in that the spring (3) arranged between the two coupling parts has a greater bias than the other spring (4). 6. Overrunning clutch according to one of claims 1 or 5, characterized in that the axially movable coupling part with an adjusting tool, for. B. a shift fork (22), wherein the shift groove (23) is so much wider than the shift fork engaging in the shift groove that in the engagement position the distance (c) between the shift fork and the claw-side Schaltnutrand equal to or greater than that The depth (a) of the engagement of the claws and the distance (d) between the shift fork and the other groove edge is equal to or greater than the distance (b) between the stop (21) and the stopping part (8) of the axially movable coupling part (1) . Considered publications: German Patent Nos. 399 514, 601939, 749 754; Swiss patents No. 252 601, 296 097; British Patent Nos. 773 545, 790 702; USA. Patent Nos. 1,904,563, 1,974,784, 2,300,337th