DE4026213C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Klinkenfreilauf, mit einer Kupplungsnabe und einer darauf drehbar angebrachten Kupplungshülse als Kupplungsteile, mit Sperrklinken, die in ersten Ausnehmungen eines der Kupplungsteile radial federnd abgestützt sind und in Drehmoment­ übertragungsposition in zweite Ausnehmungen des anderen Kupplungsteiles eingreifen, mit einem Steuerring, der begrenzt verschwenkbar an der Kupplungshülse gelagert ist und Steuerelemente, die die Sperrklinken außer oder in Wirkstellung überführen, betätigt, mit einer Schalteinrichtung zum umfangsmäßigen Verstellen des Steuerringes gegenüber der Kupplungshülse, welche einen beweglichen Rückhalteanschlag und einen Schaltring mit einer mit dem Rückhalteanschlag zusammenarbeitenden Rückhaltenase aufweist.

Bei einem derartigen, aus der DE 35 28 591 C2 bekannten Freilauf wird die Ausnehmung in der Kupplungshülse, in welche die Sperrklinke in Drehmomentübertragungsposition eingreift, durch einen radial bewegbaren Steuerstift aus­ gefüllt und die Sperrklinke nach innen bewegt. Bei der Relativbewegung von Kupplungshülse und Kupplungsnabe wird die Klinke durch die sie radial nach außen beaufschlagende Feder in Anlage zur Lagerbohrung der Kupplungshülse ge­ drückt. Dies führt zu einem erhöhten Verschleiß. Ferner kann der Schaltvorgang bei jeder beliebigen Drehzahl eingeleitet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Klinken­ freilauf vorzuschlagen, bei dem die zur Schaltung vorge­ sehenen Mittel keinem oder nur geringem Verschleiß unter­ worfen sind, wobei die Schaltmittel in einfacher Weise zugänglich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rückhalteanschlag Teil eines als Fliehgewicht gestaltteten Schaltelement ist, daß am Steuerring bewegbar gehalten ist, daß das Schaltelement unter Federvorspannung an der die Rückhaltenase aufweisenden Schaltkontur des Schaltringes und der eines Schaltringträgers bis zu einer vorbestimmten Drehzahl in Anlage gehalten ist und daß der Schaltring auf dem undrehbar gehaltenen Schaltringträger relativ verschwenkbar angeordnet ist.

Von Vorteil ist, daß die der Steuerung dienenden Steuer­ elemente, wie auch die für die Schaltung vorgesehenen Rückhalteanschläge in einfacher Weise zugänglich sind, weil sie außenliegend angeordnet sind. Ab einer bestimmten Drehzahl heben die Rückhalteanschläge aufgrund ihrer Gestaltung als Fliehgewicht von der Kontur, an der sie anliegen ab. Dadurch ist ein Reibkontakt gänzlich vermieden und der Freilauf arbeitet in Hinsicht auf die Schalteinrichtung im wesentlichen verschleißfrei. Darüber hinaus werden Schaltvorgänge nur bei Unterschreitung der vorgegebenen Drehzahl eingeleitet.

Besonders einfach wird die Gestaltung als Fliehgewicht dadurch erreicht, daß das den Rückhalteanschlag aufweisende Schaltelement als Schalthebel ausgebildet ist, der am Steuerring um eine zur Drehachse des Klinkenfreilaufs parallelen Achse schwenkbeweglich gelagert ist.

Bevorzugt ist der Schaltring über einen Reibring am Schaltringträger abgestützt. Durch die Reibkraft wird ein Moment erzeugt, das bewirkt, daß der Steuerring gegenüber dem weiterdrehenden treibenden Kupplungsteil zurückgehal­ ten wird und die Steuerelemente so umsteuert, daß eine Freigabe der Sperrklinken in der neuen Antriebsdreh­ richtung erzielt wird, so daß diese in die entsprechenden Gegenausnehmungen des anzutreibenden Kupplungsteiles ein­ fallen können. Ist die entsprechende Endposition erreicht, erfolgt eine Relativbewegung zwischen Schaltring und Schaltringträger dergestalt, daß die Schaltkontur des Schaltringträgers die entsprechende Rückhaltenase des Schaltringes desaktiviert.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Schalthebel von einem am Steuerring festgelegten Winkelring überdeckt ist, dessen Innenfläche als Radialanschlag für den Schalthebel und als Abstützbasis für die den Schalthebel beaufschlagende Feder dient.

Ein besonders günstiger Einsatzbereich ist der für die Drehrichtungsumschaltung für Freilaufkupplungen für zwei Drehrichtungen, wozu je Drehrichtung jeweils mindestens ein Rückhalteanschlag und je eine Rückhaltenase vorhanden ist.

Eine einfache Gestaltung ergibt sich dann, wenn die Kupplungshülse das treibende und die Kupplungsnabe das anzutreibende Kupplungsteil darstellt.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Klinkenfrei­ lauf gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht im Schnitt gemäß Schnitt­ linie A-A von Fig. 1 und

Fig. 3 eine weitere Seitenansicht im Schnitt, gemäß Schnittlinie B-B von Fig. 1.

Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Klinkenfreilauf 1 besitzt als treibendes Kupplungsteil die Kupplungshülse 2, die über einen Anschlußflansch 3 an einen Antrieb ange­ schlossen werden kann. In der Bohrung 4 der Kupplungshülse 2 ist die das anzutreibende Kupplungsteil darstellende Kupplungsnabe 5 mit ihrer Außenfläche drehbar aufgenommen. Die Kupplungsnabe 5 ist mit einer Bohrung versehen, die als Vielkeilprofil gestaltet sein kann und zum Anschluß an eine anzutreibende Maschine dient.

Zur Drehmomentübertragung zwischen den beiden Kupplungs­ teilen 2, 5 dienen Sperrklinken 6, 7, von denen die Sperr­ klinken 6 zur Drehmomentübertragung in der Drehrichtung N und die Sperrklinken 7, für die Drehmomentübertragung in der dazu entgegengerichteten Drehrichtung N₁ dienen. Die Sperrklinken 6 sind in Ausnehmungen 8 der Kupplungshülse 2 verschwenkbar aufgenommen. Sie werden von einer Feder 10 radial nach innen in Richtung auf eine entsprechende Aus­ nehmung 9 der Kupplungsnabe 5 hin beaufschlagt. Die Sperr­ klinken 7 sind hierzu spiegelbildlich angeordnet. Sie sind ebenfalls in einer Ausnehmung 8a der Kupplungshülse 2 aufgenommen und werden über jeweils eine Feder 10 radial nach innen in Richtung auf die Ausnehmungen 9a der Kupp­ lungsnabe 5 hin beaufschlagt. Für die Steuerung der Sperr­ klinken 6, 7 ist eine Schalteinrichtung vorgesehen, wie sie nachfolgend im einzelnen beschrieben ist. Die Sperr­ klinken 6, 7 werden seitlich durch die nach innen gerich­ tete Stirnfläche des Flansches 3 und eine Anlaufscheibe 17, die durch eine Sicherungsscheibe 18 in der Kupplungs­ hülse 2 befestigt ist, gegen Ausziehen längs der Drehachse 24 des Klinkenfreilaufes 1 gesichert. Die Kupplungsnabe 5 ist ebenfalls zwischen dem Flansch 3 und der Anlaufscheibe 17 axial geführt. Zur wechselweisen Freigabe bzw. Ausheben der Sperrklinken 6, 7 je nach Antriebsdrehrichtung N oder N₁ dienen Steuerelemente 13, wobei jeweils ein Steuer­ element 13 zwischen zwei in entgegengesetzter Richtung wirkenden Sperrklinken 6, 7 angeordnet ist. Die Steuerele­ mente 13 sind in radialen Durchbrüchen 39 der Kupplungs­ hülse 2 in Umfangsrichtung begrenzt verschwenkbar aufge­ nommen. Sie besitzen jeweils in entgegengesetzter Richtung weisende Steueransätze mit Steuerflächen 14, 14a, die mit entsprechenden Steuerflächen 11 der Sperrklinken 6, 7, die Bestandteil von Ausnehmungen der Sperrklinken 6, 7 sind, zusammenarbeiten. Die Steuerflächen 14, 14a steigen ent­ gegen der jeweils gewünschten Antriebsdrehrichtung N oder N₁ hin an und heben bei Anlage zu den entsprechenden Steuerflächen 11 der Sperrklinken 6 oder 7 diese aus der zugehörigen Ausnehmung 9 bzw. 9a der Kupplungsnabe 5 aus.

In Fig. 2 ist die Sperrklinke 6 in Eingriff zu der Aus­ nehmung 9 der Kupplungsnabe 5 zur Drehmomentübertragung in der Drehrichtung N dargestellt, während die Sperrklinke 7 entgegen der Kraft der Feder 10 aus der Ausnehmung 9a durch Anlage der Steuerfläche 14a des Steuerelementes 13 an der Steuerfläche 11 der Sperrklinke 7 diese ausgehoben und in der Ausnehmung 8a der Kupplungshülse 2 eingeschlos­ sen hält. Hierdurch wird ein Kontakt zur Außenfläche der Kupplungsnabe 5 verhindert. Gleichzeitig erlaubt jedoch diese Stellung ein Überholen der Kupplungshülse 2 durch die Kupplungsnabe 5 in Drehrichtung N. Werden die Steuer­ elemente 13 in Antriebsdrehrichtung N verschoben, so heben sie die Sperrklinken 6 aufgrund der Anlage zwischen deren Steuerflächen 14 und der Steuerfläche 11 der Sperrklinken 6 aus der Ausnehmung 9 der Kupplungsnabe 5 aus und bringen sie außer Drehmomenteingriff, während die anderen Sperr­ klinken 7 freigegeben werden und in die zugehörigen Ausnehmungen 9a der Kupplungsnabe 5 einrasten können. Diese Umsteuerung geschieht mit Hilfe der Schalteinrichtung, welche des weiteren einen Steuerring 12 umfaßt, an dem die Steuerelemente 13 durch Schrauben 15 befestigt sind. Der Steuerring 12 ist auf der Außenfläche 16 der Kupplungshülse 2 schwenkbeweglich gelagert. Zur Bewegungsbegrenzung dient ein Anschlagzapfen 37, der radial von der Kupplungshülse 2 vorsteht und in einen Umfangsschlitz 38 des Steuerringes 12 eingreift. Für die Steuerung in eine Drehmomentübertragungsposition der Sperrklinken 7 für eine Antriebsdrehrichtung entgegen der Drehmomentübertragungsrichtung N ist der Steuerring 12 entgegen der Antriebsdrehrichtung N zurückzuhalten. Dieses Zurückhalten erfolgt über einen oder mehrere Schalthebel 19, 20 je Drehrichtung, welche mit den Schaltkonturen 28, 31 eines Schaltringes 27 bzw. eines Schaltringträgers 30 zusammenarbeiten. Die Schalthebel 19, 20 sind jeweils über Drehachsen 21 schwenkbar am Steuerring 12 angelenkt. Sie besitzen jeweils Rückhalteanschläge 22, welche mit Rück­ haltenasen 25, 26 des Schaltringes 27 zusammenarbeiten. Die Schalthebel 19, 20 sind jeweils von einer Feder 23, die in einer Einsenkung aufgenommen ist, radial nach innen, in Richtung auf die Schaltkonturen 28, 31 hin be­ aufschlagt. Der Schaltring 27 ist auf einer Stufe des Schaltringträgers begrenzt verschwenkbar gelagert und durch einen Sicherungsring 34 gehalten. Die Schalthebel 19, 20 sind als Fliehgewichte gestaltet. Die Kraft der Feder 23 und das Gewicht der Schalthebel 19, 20 ist so aufeinander abgestimmt, daß ab einer bestimmten Drehzahl die Schalthebel 19, 20 von den Schaltkonturen 28, 31 von Schaltringträger 30 und Schaltring 27 abheben. Aus Fig. 3 ist erkennbar, daß je zwei Schalthebel 19 bzw. 20 je An­ triebsdrehrichtung vorgesehen sind. Die Darstellung zeigt die Schalthebel 19 in Eingriffsposition bei niedriger Drehzahl, während die Schalthebel 20 in abgehobener Posi­ tion gezeigt sind. In Wirklichkeit würden alle Schalthebel 19, 20 die gleiche Position, entweder die radial innere oder die radial äußere, einnehmen, da sie jeweils alle zusammen mit der Kupplungshülse 2 rotieren. Die beiden Schalthebel 19 sind in einer Position gezeichnet, bei der gerade eine Umsteuerung in eine Drehrichtung N beendet ist, das heißt, die Steuerelemente 13 sind in der in Fig. 2 dargestellten Position. Sie haben die Sperrelemente 6 zur Einrastung in die Ausnehmung 9 der Kupplungsnabe 5 freigegeben. In diesem Zustand stützt sich noch der Rückhalteanschlag 22 der beiden Schalthebel 19 an der Rückhaltenase 25 des Schaltringes 27 ab. In diesem Zustand sind die Rückhaltenasen 26 des Schaltringes 27 von der Schaltkontur 31 des Schaltringträgers 30 abgedeckt, so daß beim Weiterdrehen des Klinkenfreilaufs 1 in Drehrichtung N eine Relativverschiebung des Schaltringes 27 auf dem Schaltringträger 30, auf dem der Schaltring 27 durch einen Reibring 29 abgestützt ist, stattfinden kann, da der Schaltringträger 30 ortsfest, das heißt undrehbar gegen­ über dem Klinkenfreilauf 1 gehalten ist. Er ist hierzu ferner über ein Kugellager 32, das auf der Kupplungsnabe 5 angeordnet ist und jeweils durch Sicherungsringe 33 und 40 gegenüber diesen Bauteilen gesichert ist, gelagert. Bei der Relativbewegung erfolgt eine Mitnahme des Schaltringes 27 so weit, bis die Schaltkontur 31 des Schaltringträgers die Rückhaltenasen 25 abdeckt und damit desaktiviert. Gleichzeitig werden dabei die Rückhaltenasen 26 von der Schaltkontur 31 des Schaltringträgers 30 freigegeben, so daß bei einer Drehrichtungsumkehr die Rückhalteanschläge 22 der Schalthebel 20 zur Anlage an die Rückhaltenasen 26 gebracht werden können, um den Steuerring 12 und damit die Steuerelemente 13 wiederum in die in Fig. 2 dargestellte Position umsteuern zu können.

Die Wirkkraft des Reibringes 29 muß so groß sein, daß der Schaltring 27 in der Lage ist, den Steuerring 12 so lange zurückzuhalten, bis die Steuerelemente 13 in die jeweilige Schaltposition zur Freigabe bzw. Desaktivierung der Sperr­ klinken 6 bzw. 7 bewegt worden sind.

Die Schalthebel 19, 20 werden von einem Winkelring 35 überdeckt, der auch gleichzeitig zur seitlichen Führung der Schalthebel 19, 20 dient. Er dient ebenfalls als wei­ teres Widerlager für die als Bolzen gestaltete Drehachse 21 der Schalthebel 19, 20. Die Innenfläche 36 des Winkelringes begrenzt die radiale Bewegung der Schalthebel 19, 20 bei Erreichen einer Drehzahl, die geeignet ist, die Kraft der Feder 23 zu überwinden. Die Feder 23 ist zwi­ schen der Innenfläche 36 des Winkelringes 35 und dem je­ weiligen Schalthebel 19, 20 angeordnet.

Klinkenfreiläufe der genannten Art können vor allen Dingen Anwendung im Antrieb von Fahrzeugen und zwar insbesondere für die Zuschaltung der Vorderräder bei einem Traktor mit Allradantrieb finden.

Claims (6)

1. Schaltbarer Klinkenfreilauf, mit einer Kupplungsnabe (5) und einer darauf drehbar angebrachten Kupplungshülse (2) als Kupplungsteile, mit Sperrklinken (6, 7), die in ersten Ausnehmungen (8, 8a) eines der Kupplungsteile (2) radial federnd abgestützt sind und in Dreh­ momentübertragungsposition in zweite Ausnehmungen (9, 9a) des anderen Kupplungsteiles (5) eingreifen, mit einem Steuerring (12), der begrenzt verschwenkbar an der Kupplungshülse (2) gelagert ist und Steuerelemente (13), die die Sperrklinken (6, 7) außer oder in Wirkstellung überführen, betätigt, mit einer Schalteinrichtung zum umfangsmäßigen Verstellen des Steuerringes (4) gegenüber der Kupplungshülse (2), welche einen beweglichen Rückhalteanschlag (22) und einen Schaltring (27) mit einer mit dem Rückhalteanschlag (22) zusammenarbeitenden Rückhaltenase (25, 26) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rückhalteanschlag (22) Teil eines als Fliehgewicht gestalteten Schaltelementes (19, 20) ist, daß am Steuerring (12) bewegbar gehalten ist, daß das Schaltelement (19, 20) unter Federvorspannung an der die Rückhaltenase (25, 26) aufweisenden Schaltkontur (28) des Schaltringes (27) und der eines Schaltringträgers (30) bis zu einer vorbestimmten Drehzahl in Anlage gehalten ist und daß der Schaltring (27) auf dem undrehbar gehaltenen Schaltringträger (30) relativ verschwenkbar angeordnet ist.

2. Klinkenfreilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Rückhalteanschlag (22) aufweisende Schaltelement als Schalthebel (19, 20) ausgebildet ist, der am Steuerring (12) um eine zur Drehachse (24) des Klinkenfreilaufs (1) parallele Achse (21) schwenkbeweglich gelagert ist.

3. Klinkenfreilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring (27) über einen Reibring (29) am Schaltringträger (30) abgestützt ist.

4. Klinkenfreilauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (19, 20) von einem am Steuerring (12) festgelegten Winkelring (35) überdeckt ist, dessen Innenfläche (36) als Radialanschlag für den Schalthebel (19, 20) und als Abstützbasis für die den Schalthebel (19, 20) beaufschlagende Feder (23) dient.

5. Klinkenfreilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß je Drehrichtung jeweils mindestens ein Rückhalte­ anschlag (22) und eine Rückhaltenase (25, 26) vorhan­ den sind.

6. Klinkenfreilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshülse (2) das treibende und die Kupp­ lungsnabe (5) das anzutreibende Kupplungsteil dar­ stellt.