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Wechselgetriebe mit Klauenfreilaufkupplungen als Schaltkupplungen
Klauenfreilaufkupplungen mit einer auf einem Steilgewinde der einen Welle verschraubbar
gelagerten Kupplungsmuffe und einer nur in einer Richtung wirksamen Klinkenverbindung
zwischen Kupplungsmuffe und dem auf der anderen Welle angeordneten Gegenklauenkranz
können nach einem älteren Vorschlag so ausgebildet werden, daß die Sperrklinken
nur im Freilaufzustand in die Klauen des Gegenklauenkranzes eingreifen, dagegen
beim Einrücken der Kupplung aus dem Bereich dieser Klauen verschoben werden. Hierdurch
werden die Klinken davor gesichert, daß sie etwa mit dem ganzen Moment belastet
werden, und außerdem wird gegenüber in Umfangsrichtung nachgiebig gelagerten, stets
in der Bahn ihrer Anschläge befindlichen Klinken erreicht, daß sie in Umfangsrichtung
fest gelagert werden können, so daß stets ein stoßfreies sicheres Einführen der
Klauen der Kupplungsmuffe zwischen die Klauen der anderen Kupplungshälfte gewährleistet
ist.
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Das Eingreifen der Klinken in die Gegenklauen in der ausgerückten
Stellung (Freilaufstellung) macht sich aber infolge des damit verbundenen Geräusches
einerseits und wegen der allmählich eintretenden Abnutzung andererseits immer noch
unangenehm bemerkbar. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, die Klinken für
den Freiiaufbetrieb dann, wenn sie nicht benötigt werden, von ihrem Eingriff in
die Gegenklauen abzuheben oder die Klauenmuffe selbst über die Freilaufstellung
hinaus noch so weit zu verschieben, daß die Klinken außer Eingriff mit den Gegenklauen
kommen. Dieses Abheben der Klinken bzw. das erwähnte Ausrücken der Klinken aus ihrer
Eingriffsstellung im Freilaufzustand birgt nun die Gefahr in sich, daß dann, wenn
sich in der Zwischenzeit, in der
die'Kliziken'äbg@höbensind, die-relative
Drehrichtung zwischen den beiden Kupplungshälften ändert, ein Wiedereinführen der
Klinken zu einem erheblichen Schlag und unter Umständen zur Zerstörung der Kupplung
führen würde.
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Das Wiedereinführen der Klinken zum Wiederherstellen der nur in einer
Richtung wirkenden Freilauf-' stellung müßte zur Vermeidung dieser Gefahr von einer
Vorrichtung abhängig gemacht werden, die auf die relative Drehrichtung der beiden
Kupplungshälften anspricht; d. h. eine solche zusätzliche Sperrvorrichtung müßte
das Wiedereinführen der Klinken dann verhindern, wenn eine der Klinkenrichtung nicht
entsprechende Überholrichtung gegeben ist. In einer älteren Erfindung ist hierfür
eine Lösung angegeben worden.
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Die Erfindung gibt eine Lösung zur Sicherung gegen unzeitiges Abheben
oder Wiedereinsetzen der Klinken für solche Ausführungen an, wo zwei oder mehrere
Klauenfreilaufkupplungen vorgesehen sind. Die Erfindung macht von der Tatsache Gebrauch,
daß bei solchen Ausführungen nur eine oder einige der Klauen-, freilaufkupplungen
in Freilaufstellung sind, während die andern eingerückt und verriegelt sind. Sie
besteht darin, daß alle Klauenfreilaufkupplungen mit je einer Vorrichtung zum Abheben
der Klinken versehen sind und daß diese= Vorrichtungen mit den Verriegelungsmuffen
einer oder mehrerer der übrigen Kupplungen derart verbunden sind, daß das Abheben
und Wiedereinsetzen ihrer Klinken nur bei gleichzeitiger Verriegelung der anderen
Kupplung bzw. Kupplungen möglich ist.
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Bei einer solchen Ausführung ist dafür gesorgt, daß das Abheben und
Wiedereinsetzen der Klinken in jedem Betriebszustand nur an denjenigen Klauenfreilaufkupplungen
möglich ist; an denen deshalb, weil die andern Kupplungen in der Eingriffsstellung
verriegelt sind,-die für das Abheben bzw. Wiedereinsetzen der Klinken richtige relative
Drehrichtung vorherrscht.
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Bei einer Ausführung der Klauenfreilaufkupplungen derart, daß das
Abheben der Klinken durch Verschieben der Verriegelung:>muffe über die Entriegelungsstellung
hinaus erfolgt, sind gemäß ,der Erfindung die Verriegelungsmuffen selbst mittelbar
oder unmittelbar miteinander zu kuppeln. Da hierbei die Verriegelungsmuffe mehreren
Zwecken dient und nicht immer gleichzeitig einer Bewegung bzw. einer Stellung der
Verriegelüngsmuffe der einen Kupplung eine solche der andern entspricht, wird die
Verkopplung der Verriegelungsmuffen zweckmäßig durch eine Kulissen- oder Nockensteuerung
erreicht derart, daß z. B. für jede Verriegelungsmuffe eine besondere Nockenscheibe
vorgesehen ist, die auf einer gemeinsamen Steuerwelle angeordnet sind und mit dieser
Welle verstellt werden. Zur Erzielung einer Vorwählschaltung ist das die Steuerwelle
betätigende Glied, z. B. ein Schalthebel, unter Zwischenschaltung von Federn kraftschlüssig
mit der Steuerwelle zu verbinden.
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Für ein Zweiganggetriebe, beispielsweise mit je einer Klauenfreilaufkupplung
zum Herstellen des ersten und des zweiten Ganges, sind die zwei zur Steuerung der
Verriegelungsmuffen erforderlichen Nockenscheiben so auszubilden, daß der für die
Umschaltung vom ersten .um zweiten Gang und zurück bzw. für die Stellungen in beiden
Gängen erforderliche Hub der Verriegelungsmuffen, im geeigneten :Maßstab vergrößert
oder verkleinert, als radiale Höhe der Nocken über einem Grundkreis- erscheint.
Die beiden Nockenscheiben können hierfür völlig gleich ausgebildet werden, müssen
aber mit vertauschten Seiten auf der Steuerwelle angeordnet sein. Die Verteilung
der Nockenflächen über den ganzen Umfang oder nur einen Teil des Umfangs der Nockenscheiben
wird bestimmt durch die Verdrehung der Steuerwelle bei einer Umschaltung. Soll die
Steuerwelle beispielsweise zu einer Umschaltung eine halbe Umdrehung ausführen,
dann sind die für eine Umschaltung erforderlichen Hübe der Verriegelungsmuffe auf
dem halben Umfang der Nockenscheibe aufzutragen.
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Für Getriebe mit mehr als zwei Klauenfreilaufkupplungen ist ebenfalls
jeder Verriegelungsmuffe eine Nockenscheibe zuzuordnen, die die Verschiebungen und
die Stellungen der Verriegelungsmuffen in den verschiedenen Betriebszuständen und
Gängen bestimmen. Für ein Vierganggetriebe mit zwei durch je eine Schlupfkupplung
ein- und ausschaltbaren Kraftwegen; von denen der eine den ersten und den dritten
Gang und der andere den zweiten und den vierten Gang bildet, wobei während der Kraftübertragung
auf-dem einen Kraftweg im andern unbelasteten Kraftweg die Schaltung zum nächsten
Gang vollzogen wird, sind beispielsweise drei Klauenfreilaufkupplungen erforderlich,
von denen stets zwei eingeschaltet und verriegelt sind, während sich die dritte
in Überholstellung befindet. Von der jeweils in Überholstellung befindlichen Klauenkupplung
können die Klinken zur Vermeidung des Ratschens abgehoben werden. Solange dabei
durch die Nockenscheibe dafür gesorgt ist, daß gleichzeitig die beiden andern Kupplungen
in ihrer Eingriffsstellung verriegelt sind, kann sich in der unverriegelten und
ausgeschalteten Kupplung die relative Drehrichtung nicht umkehren, so daß durch
die Verkopplung der Bewegung der Verriegelungsmuffen ein unzeitiges Abheben oder
Wiedereinsetzen der Klinken der gerade an der Kraftübertragung nicht beteiligten
Kupplung verhindert wird. Das Abheben der Klinken dieser Kupplung ist jeweils erst
dann möglich; wenn die Verriegelung der beiden übrigen Kupplungen vollständig vollzogen
ist. Außerdem kann auch die Entriegelung bzw. das Vorspannen auf Entriegelung an
einer der gerade eingeschalteten Kupplungen nicht vorgenommen werden, solange nicht
die Sperrklinken in der dritten Kupplung zum Aufliegen gebracht wurden.
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An Hand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden an einem Ausführungsbeispiel
erläutert.
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Abb. i bis 3 zeigen eine Klauenfreilaufkupplung im Längsschnitt in
drei verschiedenen Stellungen und Abb. 4 einen Querschnitt für die in Abb. 2 gezeigte
Stellung; Abb. 5 zeigt im Längsschnitt ein Zweiganggetriebe . in zwei Klauenfreilaufkupplungen
der in den Abb. i bis 4 gezeigten Art und einer schematisch dargestellten Steuereinrichtung
für die Verriegelungsmuffen der Kupplungen; Abb. 6 zeigt noch eine Abwicklung der
wirksamen Oberfläche der Nockenscheiben.
Die in den Abb. i bis 4
dargestellte Klauenfreilaufkupplung besteht aus dem Primärteil i mit dem Klauenkranz
2, der Sekundärwelle 3 und der auf einem Steilgewinde 4 der Sekundärwelle angeordneten,
mit Muttergewinde versehenen Kupplungsmuffe 5 mit dem Gegenklauenkranz 6. In der
Kupplungsmuffe sind die Klinken 7 drehbar gelagert. Außerdem ist auf der Kupplung
die Verriegelungsverzahnung 8 eingeschnitten, in der die Verriegelungsmuffe 9 gleitet.
Auf der Sekundärwelle 3 ist noch ein Bund io mit Verriegelungsverzahnung ii vorgesehen.
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In der in Abb. i gezeigten Stellung der Kupplung ist die Verriegelungsmuffe
9 in ihrer äußersten Linksstellung. Sie ist dabei mit ihrem einen Ende mit Hilfe
eines oder mehrerer abgeschrägter Zähne auf entsprechend abgeschrägte Ansätze 12
der Klinken aufgeschoben, die dadurch mit ihrem vorderen Ende niedergedrückt werden,
so daß ihre Nasen 13 nicht mehr in die Verzahnung 2 eingreifen. Die Klinken sind
also aus ihrer Eingriffsstellung abgehoben, wodurch das Ratschen der Klinken vermieden
wird.
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In Abb.2 ist die Verriegelungsmuffe 9 von den Klinken abgerückt, und
zwar so weit, daß sie auch bei einem Verschieben der Kupplungsmuffe nach rechts
die Klinken nicht mehr beeinflußt. In Abb. 2 sind die Klinken also in normaler Freilaufstellung,
in der sie bei Umkehrung der relativen Drehrichtung die Kupplungsmuffe nach rechts
verschieben und den Eingriff der Klauen 6 in die Klauen 2 herbeiführen. Um zu verhindern,
daß beim Herausziehen der Verriegelungsmuffe durch die Reibung zwischen Verriegelungsmuffe
und Klinken die Kupplungsmuffe mit verschoben wird, empfiehlt es sich, die Abschrägung
der Sperrklinken und der auf sie aufzuschiebenden Zähne der Verriegelungsmuffe so
-flach zu machen, daß die Anpreßkraft der Sperrklinkenfedern die Kupplungsmuffe
von der Verriegelungsmute wegzuschieben sucht. Die Neigung der Abschrägung ist also
größer als der Reibungswinkel zu machen.
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Durch eine weitere Verschiebung der Verriegelungsmuffe nach rechts
(Abb. 3) derart, daß sie in die Verzahnung ii eingreift, wird die Kupplungsmuffe
in ihrer Lage verriegelt, so daß die Kupplung nunmehr in beiden Richtungen Kraft
übertragen kann.
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Der Weg der Verriegelungsmuffe von der in Abb. i gezeigten Stellung
bis in die in Abb. 2 gezeigte Stellung ist mit v bezeichnet und der Weg von der
Stellung 2 nach Stellung 3 mit w.
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Die Abb.4 zeigt einen Querschnitt durch die in Abb.2 dargestellte
Lage der Kupplungsmuffe. Die Sperrklinken 7 greifen dabei mit ihren Nasen 13 in
die Verzahnung 2 der primären Kupplungshälfte ein.
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In Abb. 5 nun ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt,
und zwar ein Zweiganggetriebe mit zwei Klauenfreilaufkupplungen K1 und K2 der in
den Abb. i bis 4 gezeigten Art. Das auf der vom Motor getriebenen Welle 14 sitzende
Zahnrad 15 trägt den Klauenkranz 2 und das mit dem Zahnrad 15 kämmende Zahnrad 16
den Klauenkranz 2'. Die Kupplungsmuffen 5 bzw. 5' sitzen auf den Wellen 3 bzw. 3',
auf denen die miteinander kämmenden Zahnräder 17 und i8 aufgekeilt sind.
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Die Abbildung zeigt die obere Kupplung in Freilaufstellung mit abgehobenen
Klinken und die untere Kupplung in verriegelter Eingriffsstellung. Die sowohl zum
Verriegeln als auch zum Abheben der Klinken dienenden Verriegelungsmuffen 9 bzw.
g' werden über die in ihre Ringnuten ig bzw. ig' eingreifenden Hebel 2o und 21 verschoben.
Diese Hebel sind mit je einer Schubstange 22 und 23 verbunden, die über Rollen 24
und 25 formschlüssig mit den auf der Steuerwelle 26 sitzenden Nockenscheiben 27
und 28 verbunden sind. Die Steuerwelle wird über ein Zahnrad 29 und eine Zahnstange
30 verstellt, die ihrerseits mit dem Handhebel 3 i über ein Zwischenstück
32 mittels der Federn 33 und 34 kraftschlüssig verbunden ist.
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Aus der in Abb. 6 gezeigten Abwicklung der Nockenflächen der beiden
Scheiben 27 und 28 ist die Abhängigkeit der Stellungen der beiden Verriegelungsmuffen
ohne weiteres ersichtlich. Beim Entlangführen der beiden Rollen 24 und 25 an den
Nockenflächen 27 und 28 von unten nach oben bzw. beim Verschieben der Nockenflächen
in der entgegengesetzten Richtung, was dem Umlegen des Hebels 31 in die gestrichelt
dargestellte Endlage entspricht, bleiben die beiden Rollen zunächst in ihrer axialen
Lage. Dann wird vorerst die Rolle 24 nach links verschoben und dabei die Verriegelungsmuffe
ig in die in Abb. 2 gezeigte Stellung gebracht. Erst wenn diese Verschiebung durchgeführt,
also die Klinken der Kupplung K1 wieder eingesetzt sind, die normale Freilaufstellung
dieser Kupplungen also wiederhergestellt ist, wird die Rolle 25 um einen bestimmten
Betrag nach rechts verschoben und dabei die Kupplung K2 entriegelt. Anschließend
wird die Kupplung Kt verriegelt, und dann werden an der Kupplung K2 die Klinken
abgehoben.
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Statt von Hand könnte die Steuerwelle auch mittels Öl- oder Druckluftservomotoren
betätigt werden. Durch die federnde Verbindung zwischen der Zahnstange
30 und dem Hebel 31 kann der Hebel jeweils sofort in die Sollstellung eingestellt
werden. Die Steuerwelle mit den Nockenscheiben wird dann von den Federn in dem Maße,
in dem sich die einzelnen Schaltvorgänge in den Kupplungen vollziehen, nachgeschleppt.
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Außer den Nockenscheiben für die Steuerung der Klauenfreilaufkupplungen
können auf der Steuerwelle auch noch weitere Nockenscheiben oder ähnliche Steuerglieder
zur Auslösung der sonst etwa noch durchzuführenden Schaltvorgänge angebracht werden,
beispielsweise für das Ein- und Ausschalten von Lamellenkupplungen, für das Betätigen
von Beschleunigungs-und Verzögerungseinrichtungen zwecks Herbeiführung des Gleichlaufes
beim Schalten von zusätzlichen, nicht mit Freilaufkupplungen versehenen Gängen oder
etwa für das Füllen und Entleeren der Strömungskreisläufe bei Verbundgetrieben.