DE19831981A1

DE19831981A1 - Axial ein- und ausrückbare Klauenkupplung

Info

Publication number: DE19831981A1
Application number: DE19831981A
Authority: DE
Inventors: Ottmar Back; Detlef Schnitzer; Carsten Schupp
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 1999-09-09

Description

Die Erfindung betrifft eine axial ein- und ausrückbare Klauenkupplung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einer bekannten Klauenkupplung der eingangs genannten Art (DE 196 24 774 A1) sind alle Klauen der nicht verschiebbaren Kupplungshälfte sowohl gleich lang als auch mit einem größeren Radius zur Kupplungsachse angeordnet als die Mitnahmezähne der verschiebbaren Kupplungshälfte, so daß der erforderliche Bauraum groß und das zum Einrücken zur Verfügung stehende Verdrehspiel zwischen den Kupplungshälften klein ausfallen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist im wesentlichen darin zu sehen, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten Nachtelle zu vermeiden.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 in vorteilhafter Weise gelöst.

Bei der Klauenkupplung nach der Erfindung ist der Bauraum in den Radialrichtungen auf das durch die Mitnahmeverzahnung bedingte Maß beschränkt und das zum Einspuren der Klauen zur Verfügung stehende Verdrehspiel auf den gegenseitigen Abstand zweier langer Klauen an der nicht verschiebbaren Kupplungshälfte vergrößert.

Bei Verwendung der Klauenkupplung nach der Erfindung als Zahnrad-Kupplung zum Ankuppeln eines Losrades an seine Welle einer Schaltvorrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes sind Gangschaltungen bei hohen Relativdrehzahlen ermöglicht, wobei die Schaltdrehzahl technisch nur noch durch die Gestaltfestigkeit der Klauen und durch den Schaltkomfort begrenzt ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Klauenkupplung nach der Erfindung gemäß Patentanspruch 2 ist gewährleistet, daß die Gesamtheit der in Kontakt gelangenden Flächen der Klauen - unabhängig davon, in welcher der beiden Umfangsrichtungen Drehmoment übertragen wird - in beiden Fällen gleich groß ist.

Bei der Klauenkupplung nach der Erfindung können die Stirnenden der Klauen an einer oder beiden Kupplungshälften mit jeglicher Flächenform gestaltet sein.

Die Erfindung ist nachstehend anhand einer in der Zeichnung mehr oder weniger schematisch dargestellten Ausfürungsform näher beschrieben. In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 einen Teil-Axialschnitt durch ein Zahnräderwechselgetriebe mit zwei in Form einer Wechselschaltkupplung zusammengefaßten Klauenkupplungen nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Teil-Axialschnitt durch die Klauen der in Neutralstellung gezeichneten einen Klauenkupplung von Fig. 1 in Abwicklung,

Fig. 3 eine jeweils der Darstellung von Fig. 2 entsprechende Skizzierung von drei möglichen Relativstellungen a.) bis c.) zwischen den beiden Kupplungshälften der einen Klauenkupplung beim Einrückvorgang, und

Fig. 4 eine jeweils der Darstellung von Fig. 2 entsprechende Skizzierung von zwei möglichen Relativstellungen a.) und b.) zwischen den beiden Kupplungshälften der einen Klauenkupplung im eingerückten Kupplungszustand bei unterschiedlichem Wirkungssinne des Drehmomentes.

Unter Bezugnahme zunächst auf die Fig. 1 sind auf einer Welle 9 eines nicht näher dargestellten Zahnräderwechselgetriebes zwei Zahnräder 21 und 22 sowie ein ringförmiger Schaltmuffenträger 23 konzentrisch und axial unverschiebbar zu einer bei 16-16 angedeuteten geometrischen Drehachse - welche mit einer gemeinsamen Kupplungsachse von zwei Klauenkupplungen 5 und 6 zusammenfällt - angeordnet. Während die Zahnräder 21 und 22 durch je ein Radialnadellager 24 bzw. 25 auf der Welle 9 abgestützt sind, ist zur drehfesten Verbindung zwischen Welle 9 und Schaltmuffenträger 23 eine übliche axiale Mitnahmeverzahnung 26 verwendet. Die Klauenkupplungen 5 und 6 sind zum wahlweisen Kuppeln der Zahnräder 21 und 22 mit der Welle 9 verwendet, identisch ausgebildet und spiegelbildlich bzw. symmetrisch zu einer drehachsnormalen Mittelebene 27-27 des Schaltmuffenträgers 23 angeordnet. Zum Schaltmuffenträger 23 ist eine ringförmige Schaltschiebemuffe 8 konzentrisch sowie unter Vermittlung einer weiteren axialen Mitnahmeverzahnung 28 drehfest und axial verschiebbar angeordnet, wobei die Schaltschiebemuffe 8 in der üblichen Weise die jeweils der Welle 9 zugeordnete Kupplungshälfte der beiden Klauenkupplungen 5 und 6 bildet, von denen im weiteren nur noch die Klauenkupplung 5 in Ausgestaltung und Wirkungsweise beschrieben sein soll.

Die Mitnahmeverzahnung 28 setzt sich aus axialen Mitnahmezähnen 10 am Innenumfang der Schaltschiebemuffe 8 und aus axialen Mitnahmezähnen 11 am Außenumfang des Schaltmuffenträgers 23 zusammen, wobei diese Mitnahmezähne mit dem gleichen Radius zur Kupplungsachse 16-16 angeordnet sind, den auch dem Zahnrad 21 bewegungsfest zugeordnete axiale Klauen 14, 15 gegenüber der Kupplungsachse 16-16 aufweisen. Diese Klauen 14, 15 sind am Außenumfang einer ringförmigen Kupplungshälfte 7 ausgebildet und in Umfangsrichtung zur Kupplungsachse 16-16 in abwechselnder Reihenfolge in lange Klauen 14 und in kurze Klauen 15 unterteilt. Die Kupplungshälfte 7 ist zur Kupplungsachse 16-16 konzentrisch und zum Zahnrad 21 bewegungsfest angeordnet. Die Klauen 14, 15 der Kupplungshälfte 7 arbeiten mit axialen Klauen 12, 13 am Innenumfang der Schaltschiebemuffe 8 zusammen, wobei diese Klauen 12, 13 sowohl in korrespondierender Weise in Umfangsrichtung zur Kupplungsachse 16-16 in abwechselnder Reihenfolge in lange Klauen 12 und in kurze Klauen 13 unterteilt als auch jeweils einteilig und fluchtend zu einem Mitnahmezahn 10 der Schaltschiebemuffe 8 ausgebildet sind.

Während in den Fig. 1 und 2 die Schaltschiebemuffe 8 in ihrer Neutralstellung relativ zu den Klauenkupplungen 5, 6 gezeichnet ist, in welcher beide Kupplungen ausgerückt sind, zeigen die Fig. 3 und 4 verschiedene mögliche Zwischenstellungen der Schaltschiebemuffe 8 beim Einrücken der Klauenkupplung 5.

So ist in Fig. 3a.) die Möglichkeit angedeutet, daß beim Einrücken zuerst die langen Klauen 12 der Schaltschiebemuffe 8 an den langen Klauen 14 der Kupplungshälfte 7 in Anlage gelangen und für das Einspuren der Klauen 12, 13 ein dem Abstand zweier langer Klauen 14 entsprechender großer Verdrehwinkel zur Verfügung steht.

Die Fig. 3b.) zeigt die Möglichkeit, daß die langen Klauen 12 der Schaltschiebemuffe 8 an den kurzen Klauen 15 der Kupplungshälfte 7 und die kurzen Klauen 13 der Schaltschiebemuffe 8 an den langen Klauen 14 der Kupplungshälfte 7 in Anlage gelangen können, wobei in diesem Falle bereits ein kleinerer Verdrehwinkel für das Einspuren genügt. Schließlich verdeutlicht die Fig. 3c.) den Idealfall, daß alle Klauen der Schaltschiebemuffe 8 auf "Lücke" gegenüber den Klauen der Kupplungshälfte 7 stehen.

Die Fig. 4a.) gibt den eingerückten Zustand der Klauenkupplung 5 wieder, wenn die Drehmomentübertragung von der Schaltschiebemuffe 8 her auf das Zahnrad 21 hin erfolgt. In diesem Falle liegt jeweils eine kurze Klaue 13 der Schaltschiebemuffe 8 mit der axialen Überdeckung 17 an einer kurzen Klaue 15 der Kupplungshälfte 7 sowie eine lange Klaue 12 der Schaltschiebemuffe 8 an einer langen Klaue 14 der Kupplungshälfte 7 mit der axialen Überdeckung 18 an.

Dagegen gibt die Fig. 4b.) den eingerückten Zustand der Klauenkupplung 5 wieder, bei welchem die Drehmomentübertragung vom Zahnrad 21 her auf die Schaltschiebemuffe 8 hin erfolgt. In diesem Falle liegt jeweils eine lange Klaue 14 der Kupplungshälfte 7 mit einer axialen Überdeckung 19 an einer kurzen Klaue 13 der Schaltschiebemuffe 8 sowie eine kurze Klaue 15 der Kupplungshälfte 7 mit einer axialen Überdeckung 20 an einer langen Klaue 12 der Schaltschiebemuffe 8 an.

Die Klauen 12 bis 15 sind in ihrer axialen Erstreckung so aufeinander abgestimmt, daß die Summe aus den beiden Überdeckungen 17 und 18 des Einrückzustandes der Fig. 4a.) gleich der Summe der Überdeckungen 19 und 20 des Einrückzustandes der Fig. 4b.) ist. Dadurch ist die Gesamtkontaktfläche zwischen den Klauen 12, 13 der Schaltschiebemuffe 8 und den Klauen 14, 15 der Kupplungshälfte 7 in beiden Drehmomentübertragungsrichtungen gleich groß.

Claims

1. Axial ein- und ausrückbare Klauenkupplung mit zwei zu einer Welle konzentrisch angeordneten ringförmigen Kupplungshälften, bei der die eine Kupplungshälfte drehbar und axial unverschiebbar - dagegen die andere Kupplungshälfte unter Vermittlung einer Mitnahmeverzahnung drehfest und axial verschiebbar jeweils relativ zur Welle angeordnet ist, und bei der die verschiebbare Kupplungshälfte lange und kurze Klauen mit in den Umfangsrichtungen der Kupplungsachse sich abwechselnder Anordnung aufweist, welche im eingerückten Kupplungszustand zwischen Klauen der unverschiebbaren Kupplungshälfte eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Klauen (14, 15) der unverschiebbaren Kupplungshälfte (7) in lange Klauen (14) und in kurze Klauen (15) mit einer korrespondierenden in den Umfangsrichtungen der Kupplungsachse (16-16) sich abwechselnden Anordnung unterteilt sind, und daß die Klauen (12, 13) der verschiebbaren Kupplungshälfte (8) jeweils mit einem Mitnahmezahn (10) sowohl einteilig als auch fluchtend ausgebildet sind.

2. Klauenkupplung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils bezogen auf die Kupplungsachse (16-16) und den eingerückten Kupplungszustand die Summe (gemäß Fig. 4a) aus der axialen Überdeckung (17) zwischen einer kurzen Klaue (15) der nicht verschiebbaren Kupplungshälfte (7) und einer kurzen Klaue (13) der verschiebbaren Kupplungshälfte (8) einerseits und aus der axialen Überdeckung (18) zwischen einer langen Klaue (14) der nicht verschiebbaren Kupplungshälfte (7) und einer langen Klaue (12) der verschiebbaren Kupplungshälfte (8) andererseits gleich der Summe (gemäß Fig. 4b) aus der axialen Überdeckung (19) zwischen einer langen Klaue (14) der nicht verschiebbaren Kupplungshälfte (7) und einer kurzen Klaue (13) der verschiebbaren Kupplungshälfte (8) einerseits und aus der axialen Überdeckung (20) zwischen einer kurzen Klaue (15) der nicht verschiebbaren Kupplungshälfte (7) und einer langen Klaue (12) der verschiebbaren Kupplungshälfte (8) andererseits ist.