DE3307824A1 - Vorrichtung zum reibschluessigen kuppeln zweier koaxialer, drehbeweglicher teile - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum reibschlüssigen Kuppeln
• zweier koaxialer, drehbeweglicher Teile Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum reibschlüssigen Kuppeln zweier koaxialer, drehbeweglich gelagerter Teile, insbesondere eines Zahnrads mit einer Welle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Bei einer solchen, aus DE-OS 2 252 748 bekannten, schaltbaren Klemmkupplung, sind Klemmrollen in eine gewellte, nachgiebige Hülse eingelegt und so zu einem Rollensatz zusammengefaßt. Zwei Rollensätze sind nebeneinander in einer Schiebemuffe angeordnet. Im entkuppelten Zustand liegen beide Rollensätze auf einem mit der Welle drehfest verbundenen Innenring auf und klemmen die Schiebemuffe auf ihr fest. Zum Kuppeln eines lose auf der Welle gelagerten Zahnrads wird die Schiebemuffe soweit zu dem Zahnrad hingeschoben, bis der eine Rollensatz über dem Zahnradansatz liegt und ihn mit der Schiebemuffe verklemmt, die über den anderen Rollensatz mit dem Innenring und der Welle verklemmt ist.
• Diese im Aufbau recht ein-fache Klemmkupplung hat neben einem in Achsrichtung hohen Raumbedarf auch den Nachteil, daß zum Schalten der Kupplung große Massen bewegt werden müssen. Außerdem sind dem übertragbaren Drehmoment durch die federnde Nachgiebigkeit der gewellten Hülse enge Grenzen gesetzt.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kompakte Klemmkupplung zu schaffen, bei deren Schalten nur kleine Massen zu bewgen sind und daher kein merklicher Schaltstoß auftritt.
• Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Kupplung die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. Zum Schalten dieser Kupplung wird nur die ringförmige, leichte Schiebemuffe in Achsrichtung verschoben und die Dreharretierung zu dem Rollenkäfig aufgehoben, der die Längsbewegung nicht mitmacht, sondern lediglich bei Einleiten eines Antriebsmoments in Umfangs richtung gedreht wird, bis sich die Rollen zwischen dem Muffenkranz der drehfesten Führungsmuffe und dem Zahnradansatz verklemmen. Beim Schalten treten somit nur geringe Massenkräfte auf. Auch der Schaltweg der Schiebemuffe ist kurz, so daß der Raumbedarf in Achsrichtung klein ist. Da sich die Rollen an bogenförmigen Ausnehmungen der biege- und torsionssteifen Führungsmuffe abstützen, kann das übertragende Moment sehr hoch sein.
• Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale enthalten die Ansprüche 2 bis 4. Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend erläutert.
• Es zeigen Fig. 1 Kupplungsvorrichtung im Längs-Halbschnitt und Seitenansicht, Fig. 2 Querschnitt der Kupplungsvorrichtung nach Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 Draufsicht auf die Kupplungsvorrichtung mit aufgebrochener Schiebemuffe, Fig. 4 und 5 räumliche Darstellungen der Schiebemuffe und des Rollenkäfigs.
• Eine im Längs-Halbschnitt T-förmige Führungsmuffe 1 ist mit ihrer Nabe 2 auf dem Keilprofil 3 einer Welle 4 gegen Verdrehen gesichert und durch beidseits anliegende Innenringe 5, 6 in Längsrichtung festgelegt. Auf dem rechten Innenring 5, der ebenfalls auf dem Keilprofil 3 drehfest ist, ist ein Zahnrad 7 mit einem Nadellager 8, auf dem linken Innenring 6 ein Zahnrad 9 mit einem Nadellager 10 frei drehbar gelagert. Seitliche Zahnradsätze 11 und 12 übergreifen die Nabe 3 und erstrecken sich unter Bildung eines Luftspaltes bis zur Mittenscheibe 13 des Führungsmuffe 1. Zwischen die glattzylindrischen Außenflächen 14, 15 der Zahnradansätze 11, 12 und bogenförmige Ausnehmungen 16, 17 an den Innenflächen des Muffenkranzes 20 der Führungsmuffe 1 sind Rollensätze 21, 22 eingepaßt. In Seitenscheiben 23, 24 von Rollenkäfigen 25, 26 sind die Rollensätze 21, 22 drehbar gehalten. Die an die Seitenscheiben 23, 24 anschließenden, jeweils vier Ringsegmente 31, 32 der Rollenkäfige 25, 26 sind auf der Außenfläche 27 des Muffenkranzes 20 zentriert, auf der auch eine Schiebemuffe 28 längsbeweglich geführt ist. In einer inneren Ringnut 29 der Schiebemuffe 28 sind Ringsegemente 31, 32 angeordnet, in einer äußeren Ringnut 30 kann eine nicht gezeichnete Schaltgabel eingreifen, mit der sich die Schiebemuffe betätigen läßt.
• In Mittellage der Schiebemuffe 28, wie sie in Fig. 1, 2 und 3 gezeigt ist, sind rechteckige Erhebungen 33, 34 an der Außenseite der Ringsegmente 31, 32 in Längsnuten 35 der Schiebemuffe formschlüssig gehalten und gegen Verdrehen gesichert. Die Rollenkäfige 25, 26 insgesamt sind gegen Verdrehung arretiert und ihre Rollen haben Linienberührung am höchsten Punkt der bogenförmigen Ausnehmungen 16, 17 und bilden Rollenlager mit sehr geringer Rollreibung. Wird nun die Schiebemuffe 28 nach rechts so weit verschoben, bis der breite rechteckige Teil 33', 34' der Erhebungen an den Ringsegmenten 31, 32 aus den Längsnuten 35 herausbewegt ist und nur noch der schmale, rechteckige Bereich 33'', 34'' innerhalb der Längsnuten 35 verbleibt, der zu den Längsnuten 35 auf beiden Seiten reichlich Spiel hat, so kann sich der rechte Rollenkäfig 25 gegenüber der Führungsmuffe 1 drehen. Eine solche Drehbewegung folgt den von außen auf den Rollenkäfig 25 einwirkenden Momenten entweder links oder rechts drehend. Bei Einleiten eines rechts-drehenden Antriebsmoments über die Welle 4 werden sich die Rollen ebenfalls nach rechts drehen, wobei sie sich gegen die Führungsmuffe 1 abstützen. Es ergibt sich in der Aufstandslinie der Rollen auf dem Zahnradsatz 11 des rechten Zahnrads eine Normalkraft in Abhängigkeit des übertragenden Drehmoments. Zwischen den Rollen und dem Zahnradsatz 11 ergibt sich ein Reibmoment, das dem Drehmoment entgegengerichtet ist. Bei günstiger Wahl des Winkels zwischen den Normalkräften an den Berührungslinien der Rollen zu den bogenförmigen Ausnehmungen 16 der Führungsmuffe 1 sowie zu dem glattzylindrischen Zahnradansatz 11 ist sichergestellt, daß das gewünschte Antriebsmoment zum rechen Zahnrad 7 übertragen werden kann. Beim Richtungwechsel des Antriebsmoments verdreht sich der Rollenkäfig 25 in Gegenrichtung; der oben beschriebene Kupplungsvorgang läuft in gleicher Weise ab.
• Wird die Schiebemuffe 28 nach links verschoben, so läßt sich in analoger Art das linke Zahnrad 9 mit der Welle 4 kuppeln, während das rechte Zahnrad 7 lose auf ihr drehbar verbleibt.
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Claims (4)

1. Patentansprüche b Vorrichtung zum reibschlüssigen Kuppeln zweier koaxialer, drehbeweglich gelagerter Teile, insbesondere eines Zahnrades mit einer Welle, wobei das Zahnrad auf der Welle lose gelagert ist und durch Klemmkörper mit einer auf der Welle drehfesten Führungsmuffe drehmomentübertragend verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (Rollensatz 21) zwischen die glattzylindrische Außenfläche (14) des Zahnradansatzes (11) und die mit bogenförmigen Ausnehmungen (16) versehene Innenfläche (18) des Muffenkranzes (20) der Führungsmuffe (1) eingepaßt und in einem Rollenkäfig (25) drehbar gehalten sind, der auf der Außenfläche (27) des Muffenkranzes (20) drehbeweglich zentriert und von einer ringförmigen, auf der Außenfläche (27) der Führungsmuffe (1) längsbeweglich geführten Schiebemuffe umschlossen ist, die in der einen Schiebestellung den Rollenkäfig in Umfangsrichtung arretiert, in der anderen Schiebestellung seine Drehbewegung freigibt und damit ein Verklemmen der Klemmkörper zwischen dem Zahnradansatz (11) und dem Muffenkranz (20) ermöglicht.
2. 2. Kuppelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei beidseitig der Führungsmuffe zwei Zahnräder auf der Welle lose gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Außenflächen (14, 15) der Zahnradansätze (11, 12) und die mit bogenförmigen Ausnehmungen (16, 17) versehenen Innenflächen (18, 19) des Muffenkranzes (20) Rollensätze (21, 22 ) eingelegt sind und in Rollenkäfigen (25, 26) drehbar gehalten sind, die auf der Außenfläche (27) des Muffenkranzes (20) drehbeweglich zentriert und von der Schiebemuffe (28) umschlossen sind, die in einer mittleren Schiebestellung beide Rollenkäfige (25, 26) in einer mittleren Schiebestellung beide Rollenkäfige (25, 26) in Umfangsrichtung arretiert, in der linken bzw. rechten Schiebestellung des linken (26) bzw. rechten Rollenkäfig (25) zur Drehung freigibt und damit ein Verklemmen des entsprechenden linken (22) bzw. rechten Rollensatzes (21) mit dem zugeordneten Zahnradansatz und dem Muffenkranz (10) ermöglicht, während das andere Zahnrad auf der Welle lose drehbar bleibt.
3. 3. Kuppelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelemente (31, 32) der Rollenkäfige (25, 26) mit rechteckigen Erhebungen (33, 34) versehen sind, deren Breite in Achsrichtung nach beiden Stirnseiten der Rollenkäfige (25, 26) hin abgestuft mit keilförmigem Übergang verkleinert ist und die in eine axial durchgehende, konstant breite Längsnut (35) der Schiebemuffe (28) derart eingreifen, daß beide Rollenkäfige (25, 26) in Mittellage der Schiebemuffe (28) in deren Längsnut (35) formschlüssig arretiert sind, während in der linken bzw. rechten Endlage der Schiebemuffe (28) der jeweilige linke bzw. rechte Rollenkäfig in beiden Umfangsrichtungen einen Luftspalt zu der Längsnut (35) der Schiebemuffe (28) aufweist, wogegen der andere Rollenkäfig arretiert ist.
4. 4. Kuppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenkäfig (26) aus auf der Führungsmuffe (1) zentrierten Ringsegmenten (31) und einer an der Stirnseite der Führungsmuffe (1) anliegenden Seitenscheibe (24) besteht, an der die Rollen des Rollensatzes (22) drehbeweglich gehalten sind.