DE1244493B - Coupling with radially movably guided rolling bodies as drivers in windows of a cage-like coupling outer part - Google Patents
Coupling with radially movably guided rolling bodies as drivers in windows of a cage-like coupling outer partInfo
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Description
Kupplung mit in Fenstern eines käfigartigen Kupplungsaußenteiles radial beweglich geführten Wälzkörpern als Mitnehmer Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung mit in Fenstern eines käfigartigen Kupplungsaußenteils radial beweglich geführten Wälzkörpem als Mitnehmer, die von einem auf dem Außenteil axial verschieblichen Schaltring mit konischer Schulter derart radial nach innen geschoben werden, daß sie teilweise in Ausnehmungen am Umfang des Kupplungsinnenteiles eingreifen.Coupling with radial in windows of a cage-like coupling outer part movably guided rolling elements as drivers The invention relates to a Coupling with radially movable in windows of a cage-like coupling outer part guided rolling elements as a driver, which is axially displaceable by a on the outer part Switching ring with conical shoulder are pushed radially inward so that they partially engage in recesses on the circumference of the inner coupling part.
Eine bekannte Kupplung dieser Bauart (USA.-Patentschrift 1126 924) zum Kuppeln von Zahnrädern mit ihrer Welle hat folgende Nachteile: Die am Kupplungsinnenteil vorgesehenen Ausnehmungen für die Mitnehmerkugeln sind in Umfangsrichtung verlängert, so daß die jeweilige Mitnehmerkugel ein reichliches Spiel aufweist. Dies begünstigt ein Ausschlagen der Ausnehmungen durch die Mitnehmerkugeln, insbesondere bei Lastwechseln. Auch werden dabei Geräusche auftreten. Außerdem ist im Leerlauf ein sicheres Auskuppeln nicht gewährleistet, da keine Einrichtung vorgesehen ist, die die Mitnehmerkugeln in der Leerlaufstellung zu halten sucht. Sicheres Entkuppeln kann lediglich unter Einwirkung der Zentrifugalkraft stattfinden.A known coupling of this type (US Pat. No. 1126 924) for coupling gears to their shaft has the following disadvantages: The recesses provided on the inner coupling part for the driver balls are lengthened in the circumferential direction so that the respective driver ball has ample play. This favors a knocking out of the recesses by the driver balls, especially during load changes. There will also be noises. In addition, safe disengagement is not guaranteed when idling, since no device is provided that seeks to keep the driver balls in the idle position. Safe decoupling can only take place under the influence of centrifugal force.
Weiterhin ist eine Kupplung der genannten Baua'rt bekannt (USA.-Patentschrift 2 498 399), die einen Ring aufweist, der die Mitnehmerkugeln in einer äußeren Leerlaufstellung zu halten sucht. Dieser Rin- besitzt an seinem Rand halbkreisförmige, den Kugeln entsprechende Ausnehmungen. Der Ring sitzt dabei mit einer gewissen Reibung auf einem Innenteil, der Vertiefungen für den Eingriff der Mitnehmerkugeln aufweist. Je nachdem, ob der Außenteil voraus- oder nachläuft, verschiebt sich der Ring gegenüber dem Außenteil etwas. Die zwischen den Ausnehmungen befindlichen Zähne des Ringes schieben sich dabei unter die Kugeln, so daß dieselben nicht radial nach innen in die Mitnahmestelluno, fallen können. Nachteilig ist bei dieser Bauweise jedoch, daß dieser Ring erst wirksam werden kann, wenn sich die Kugeln bereits in ihrer äußeren Leerlauf-5ellung befinden. Damit die Kugeln beim Entkuppeln in diese Leerlaufstellung nach außen gelangen können, sind die Vertiefungen des Innenteiles verhältnismäßig flach ausgebildet, so daß die Kugeln infolge der Relativdrehung von Außen- und Innenteil nach außen gedrückt werden. Nachteiligerweise ist dabei ein einwandfreies Entkuppeln nur bei übertragung eines Drehmoments, nicht aber im Stillstand möglich. Darüber hinaus ist die einwandfreie Arbeitsweise des Ringes von den Reibungsverhältnissen abhängig, die jedoch schwer beherrschbar und wechselnd sind. Da bei dieser bekannten Bauart ausschließlich Kugeln als Mitnehmer verwendet sind, können nur kleine Drehmomente übertragen werden.Furthermore, a coupling of the type mentioned is known (US Pat. No. 2,498,399 ) which has a ring which seeks to hold the driver balls in an external idle position. This ring has semicircular recesses corresponding to the balls on its edge. The ring sits with a certain amount of friction on an inner part which has recesses for the engagement of the driver balls. Depending on whether the outer part is leading or trailing, the ring shifts slightly in relation to the outer part. The teeth of the ring located between the recesses slide under the balls so that they cannot fall radially inward into the driving position. The disadvantage of this design, however, is that this ring can only become effective when the balls are already in their outer idle position. So that the balls can get to the outside in this idle position when uncoupling, the depressions of the inner part are relatively flat, so that the balls are pressed outwards as a result of the relative rotation of the outer and inner parts. The disadvantage here is that proper decoupling is only possible when a torque is being transmitted, but not when the vehicle is at a standstill. In addition, the proper functioning of the ring depends on the friction conditions, which, however, are difficult to control and change. Since only balls are used as drivers in this known design, only small torques can be transmitted.
Schließlich ist noch eine Kupplung bekannt (französische Patentschrift 1261665), die dazu verwendet wird, die Welle eines Motors mittels eines Handrades in Drehung zu versetzen. Dabei ist eine den Innenteil umgebende Ringfeder vorgesehen, die die Mitnehmer in der äußeren Leerlaufstellung zu halten sucht. Die Arbeitsweise ist derart, daß sich eine Drehung der Welle des Motors, wenn dieser eingeschaltet ist, nicht in einer Mitdrehung des Handrades äußert.Finally, a coupling is known (French patent 1261665) which is used to set the shaft of a motor in rotation by means of a handwheel. In this case, an annular spring is provided which surrounds the inner part and tries to keep the drivers in the outer idle position. The mode of operation is such that a rotation of the shaft of the motor, when this is switched on, does not manifest itself in a co-rotation of the handwheel.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kupplung der eingangs genannten Bauart zur übertragung großer Kräfte zwischen schnellaufenden Teilen, insbesondere zum Kuppeln eines in einem Getriebe laufenden Zahnrades mit seiner Welle, zu schaffen, die betriebssicher und einfach ist.The object of the invention is to provide a coupling of the above named design for the transmission of large forces between high-speed parts, in particular for coupling a gear wheel running in a transmission with his Wave, to create that is reliable and simple.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gemeinsam gelöst durch folgende Merkmalea) In bekannter Weise sind zwei konzentrische Kränze von Wälzkörpern vorgesehen; b) die radial äußeren Wälzkörper sind in bekannter Weise Kugeln, die bei ausgerückter Kupplung aus den Fenstern des Kupplungsaußenteiles nach außen hervorragen und durch die konische Schulter des Schaltringes nach innen gegen die radial inneren Wälzkörper gepreßt werden; c) die radial inneren Wälzkörper sind in bekannter Weise zur Kupplungsdrehachse parallele Mitnehmerrollen, die bei eingerückter Kupplung in entsprechend dem Rollendurchmesser profilierte, flach muldenförmige Längsmiten am Umfang des Kupplungsinnenteiles eingreifen; d) die Mitnehmerrollen weisen je eine ringfönnige Auskehlung auf, in der die mit der Mitnehmerrolle in Berührung stehende Kugel satt anliegt; e) in einer Ringrille des Kupplungsinnenteiles ist eine Ringfeder angeordnet, die von innen nach außen spannend in den Auskehlungen der Mitnehmerrollen anliegt und bei ausgerücktem Schaltring die Mitnehmerrollen aus den muldenförmigen Längsnuten aushebt.According to the invention, this object is achieved jointly by the following features a) In a known manner, two concentric rings of rolling elements are provided; b) the radially outer rolling elements are balls in a known manner which, when the clutch is disengaged, protrude outward from the windows of the clutch outer part and are pressed inward against the radially inner rolling elements by the conical shoulder of the switching ring; c) the radially inner rolling elements are, in a known manner, driving rollers which are parallel to the coupling axis of rotation and which, when the clutch is engaged, engage in flat trough-shaped longitudinal centers on the circumference of the inner coupling part that are profiled according to the roller diameter; d) the driver rollers each have an annular groove in which the ball in contact with the driver roller lies snugly; e) an annular spring is arranged in an annular groove of the inner coupling part, which lies tightly in the grooves of the driver rollers from the inside out and lifts the driver rollers out of the trough-shaped longitudinal grooves when the switching ring is disengaged.
Bei eingerückten Mitnehmerrollen wird von dem zwischen Kupplungsinnenteil und Kupplungsaußenteil übertragenen Drehmoment ein beachtlicher radialer Spreizdruck auf die Mitnehmerrollen ausgeübt. Da dieser Spreizdruck über die radial äußeren Wälzkörper aufgenommen werden muß, ergibt die ringförinige Auskehlung der Mitnehmerrollen eine Linienberührung also eine günstigere Beanspruchung an diesen Stellen. Außerdem bietet diese Auskehlung eine vorteilhafte Möglichkeit, die die Mitnehmerrollen ausrückende Ringfeder anzuordnen, wobei die Auskehlung bei ausgerückter Kupplung die Ringfeder axial festlegt. Die unter den Mitnehmerrollen liegende, radial nach außen drückende Feder hält die Rollen bei ausgerückter Kupplung außerhalb der in dem Kupplungsinnenteil zu ihrem Eingriff vorgesehenen Ausnehmungen. Dadurch wird Reibung zwischen Außen, und Innenteil verhindert und ein weiches Schalten gewährleistet. Die robuste Bauart ist ein zusätzlicher Vorteil.When the driver rollers are engaged, the between the clutch inner part and clutch outer part transmitted torque a considerable radial expansion pressure exerted on the driver rollers. Since this expansion pressure on the radially outer Rolling bodies must be included, results in the annular groove of the driver rollers a line contact therefore a more favorable stress on these points. aside from that This groove offers an advantageous way of disengaging the driver rollers Ring spring to be arranged, the groove being the ring spring when the clutch is disengaged axially. The one located under the driver rollers and pushing radially outwards When the clutch is disengaged, the spring holds the rollers outside of the inside of the clutch recesses provided for their engagement. This creates friction between the outside, and inner part is prevented and smooth shifting is guaranteed. The robust design is an added benefit.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Kupplung im Schnitt; F i g. 2 und 3 zeigen Einzelheiten der Erfindung, wobei als äußere Wälzkörper tonnenförmige Rollen Verwendung finden; F i g. 4 bis 6 zeigen Einzelheiten bei Verwendung von jeweils einer Kugel als äußerem Wälzkörper für je zwei Mitnehmerrollen.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. It shows F i g. 1 is a sectional view of a coupling according to the invention; F i g. 2 and 3 show details of the invention, barrel-shaped rollers being used as the outer rolling elements; F i g. 4 to 6 show details when using one ball each as the outer rolling element for two driver rollers each.
F i g. 1 zeigt die Anwendung einer erfindungs-,gemäßen Kupplung bei zwei Zahnrädern 7 und 17 eines Wechselgetriebes. Dabei ist die Kupplung des Rades 7 eingeräckt, während die Kupplung des Rades 17 ausgerückt ist. Die Naben der Räder 7 und 17 sind als käfigartige Kupplungsaußenteile gestaltet, in deren Fenstern radial beweglich geführte Wälzkörper als Mitnehmer angeordnet sind. Diese Mitnehmer werden von einem axial verschieblichen Schaltring mit konischer Schulter derart radial nach innen geschoben, daß sie teilweise in Ausnehmungen am Umfang des Kupplungsinnenteils 6 eingreifen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Ku t2 pplungsinnenteil 6 eine Welle. Dabei sind zwei konzentrische Kränze von Wälzkörpern vorgesehen. Die radial äußeren Wälzkörper sind Kugeln 1, die bei ausgerückter Kupplung aus den Fenstern 2 der Kupplungsaußenteile 7 und 17 nach außen hervorragen und durch die konische Schulter 12 des Schaltringes 8 bzw. 18 nach innen gegen die radial inneren Wälzkörper gepreßt werden. Die radial inneren Wälzkörper sind zur Kupplungsdrehachse parallele Mitnehmerrollen 5, die bei eingerückter Kupplung in entsprechend dem Rollendurchmesser profilierte, flach muldenförmige Längsnuten 6 a am Umfang, des Kupplungsinnenteiles 6 eingreifen. Je Kupplung können beispielsweise drei Mitnehmerrollen vorgesehen sein, die um 1201 versetzt angeordnet sind. Der axial verschiebliche Schaltring ist bei der dargestellten Ausführungsform als Synchronisierring ausgebildet, dessen Betätigung über Kipphebel 10 von einer Schiebemuffe 19 erfolgt, die auf Keilnuten eines Muffenträgers 9 gleitet. Dieser Muffenträger ist in der üb- lichen Weise zwischen den Rädern 7 und 17 angeordnet und sitzt mit seiner Innenverzahnung auf der Keilverzahnung der Welle 6. Auf dieser wird er dann um eine halbe Keilnut gedreht, so daß er sich axial abstützt und den Axialschub der Räder 7 und 17 aufnimmt. Weiterhin sind Federringe 25 und 26 vorgesehen, die die Mitnehmerrollen 5 axial festlegen.F i g. 1 shows the use of a clutch according to the invention with two gear wheels 7 and 17 of a gearbox. The clutch of the wheel 7 is engaged while the clutch of the wheel 17 is disengaged. The hubs of the wheels 7 and 17 are designed as cage-like outer coupling parts, in whose windows radially movably guided rolling elements are arranged as drivers. These drivers are pushed radially inward by an axially displaceable switching ring with a conical shoulder in such a way that they partially engage in recesses on the circumference of the inner clutch part 6. In the exemplary embodiment shown, the inner coupling part 6 is a shaft. Two concentric rings of rolling elements are provided. The radially outer rolling elements are balls 1 which, when the clutch is disengaged, protrude outward from the windows 2 of the outer clutch parts 7 and 17 and are pressed inward against the radially inner rolling elements by the conical shoulder 12 of the switching ring 8 and 18, respectively. The radially inner rolling elements are engaged to the clutch axis of rotation parallel drive rollers 5, the profiled with the clutch in accordance with the roll diameter, flat trough-shaped longitudinal grooves 6a on the circumference of the clutch inner member. 6 For example, three driver rollers can be provided per clutch, which are arranged offset by 1201. In the embodiment shown, the axially displaceable switching ring is designed as a synchronizing ring, which is actuated via rocker arm 10 by a sliding sleeve 19 which slides on keyways of a sleeve carrier 9. This sleeve carrier is arranged in the usual way between the wheels 7 and 17 and sits with its internal toothing on the spline of the shaft 6. On this it is then rotated by half a keyway so that it is axially supported and the axial thrust of the wheels 7 and 17 . Furthermore, spring rings 25 and 26 are provided which axially fix the driver rollers 5.
Die Mitnehmerrollen 5 weisen je eine ringförmige Auskehlung 5 a auf, in der die mit der Mitnehmerrolle in Berührung stehende Kugel satt anliegt. Weiterhin ist am Kupplungsinnenteil 6 in einer Ringrille 13 eine Ringfeder 4 angeordnet, die von innen nach außen spannend in den Auskehlungen der Mitnehmerrollen anliegt und bei ausgerücktem Schaltring 8 bzw. 18 die Mitnehmerrollen aus den muldenförmiggen Längsnuten 6 a aushebt. Dieser Ringrille 13 gegenüberliegend ist im Kupplungsaußenteil 7 bzw. 17 eine weitere Ringrille 14 angeordnet, welche der Ringfeder 4 in ausgerückter Stellung Platz gibt.The driver rollers 5 each have an annular groove 5 a , in which the ball in contact with the driver roller lies snugly. Furthermore, an annular spring 4 is arranged in an annular groove 13 on the inner clutch part 6 , which rests in the grooves of the driver rollers from the inside to the outside and lifts the driver rollers out of the trough-shaped longitudinal grooves 6 a when the switching ring 8 or 18 is disengaged. Opposite this annular groove 13 , a further annular groove 14 is arranged in the coupling outer part 7 or 17 , which gives the annular spring 4 space in the disengaged position.
Die Längsnuten im Kupplungsaußenteil und -innenteil für die Mitnehmerrollen können in ihrem Profil so ausgebildet werden, daß beim Antrieb der Welle 6 durch eines der Räder 7, 17 oder umgekehrt kein Rückdruck der Mitnehmerrolle 5 auf die Kugel 1 erfolgt. Das ist schon dann der Fall, wenn die Kraftübertragung zwischen Außen- und Innenteil über die Rollen nach der Wirkungslinie A-B in F i g. 5 erfolgt.The profile of the longitudinal grooves in the outer and inner part of the coupling for the driver rollers can be designed so that when the shaft 6 is driven by one of the wheels 7, 17 or vice versa, there is no back pressure of the driver roller 5 on the ball 1 . This is already the case when the power transmission between the outer and inner parts via the rollers according to the line of action AB in FIG. 5 takes place.
Sollen bei einer Kupplung nach der Erfindung in beiden Richtungen gleich große Kräfte übertragen werden, so kann man für je zwei Mitnehmerrollen 5 eine gemeinsame Kugel 1 vorsehen. Auch können an Stelle von Kugeln 1 quer zu den Mitnehmerrollen 5 angeordnete tonnenförmige Rollen 1 a vorgesehen sein.If forces of equal magnitude are to be transmitted in both directions in a coupling according to the invention, a common ball 1 can be provided for every two driver rollers 5 . Instead of balls 1 , barrel-shaped rollers 1 a arranged transversely to the driver rollers 5 can also be provided.
F i g. 4 zeigt eine Kupplung in ausgerücktem Zustand, F i g' 5 in eingerücktem Zustand. In F i g. 6 sind die beiden Rollen im Augenblick des Kuppelns gezeigt, wobei in beiden Drehrichtungen ein Drehspiel von etwa drei Winkelgraden vorhanden ist.F i g. 4 shows a clutch in the disengaged state, FIG. 5 in the engaged state. In Fig. 6 shows the two rollers at the moment of coupling, with a rotational play of approximately three degrees in both directions of rotation.
In F i g. 5 sind die Berührungspunkte A und B zwischen der Mitnehmerrolle 5 und den Kupplungsteilen 6, 7 eingezeichnet. Die Punkte A, B liegen einander diametral gegenüber, was einen spielfreien Antrieb in beiden Richtungen ohne Radialschub auf die Kugel 1 bzw. Rolle la ergibt. Dabei wird der "eringstmögliche Cr Rückdruck ohne Selbstverriegelung mit dem geringstmöglichen Spiel bei elastischer Verformung der in Berührung befindlichen Teile erzielt. Die Auskehlung der Mitnehmerrolle kann so profiliert sein, daß sich eine rein radiale Bewegung der Rollen beim Ein- und Ausrücken ergibt (F i g. 2 und 3). In Fig. 5 the points of contact A and B between the driver roller 5 and the coupling parts 6, 7 are shown. The points A, B are diametrically opposed to each other, which results in a backlash-free drive in both directions without radial thrust on the ball 1 or roller la. The "earliest possible Cr back pressure without self-locking is achieved with the least possible play with elastic deformation of the parts in contact. The groove of the driver roller can be profiled so that a purely radial movement of the rollers results when they are engaged and disengaged ( Fig . 2 and 3).
Das Einrücken der Kupplung geschieht wie folgt: Wird die Schiebemuffe 19 nach rechts zum Zahnrad 17 hin verschoben (F i g. 1), so kommt sie an dem Synchronisierring 18 zur Anlage, wobei dessen langsamere oder schnellere Drehung sich derjenigen der Schiebemuffe anpaßt, wobei der Ring 18 gegen Abweisrampen 16 des Rades 17 anläuft, so daß das Weiterschieben der Schiebemuffe 19 bis zur Angleichung der Drehzahlen zwischen dem mit dem Ring 18 drehfest verbundenen Rad 17 und der mit der Schiebemuffe 19 drehfest verbundenen Welle 6 gesperrt ist. Ist das Synchronisieren beendet, so rückt der Synehronisierrin- 18 unter dem Druck der Schiebemuffe nach und tritt in Einkerbungen 15 des Rades 17 ein. Bei dieser Bewegung drückt der Ring 18 durch seine konische Schulter 12 die Kugeln 1 bzw. Rollen 1 a in die Fenster 2, so daß die Mitnehmerrollen 5 in die Längsnuten 6 a der Welle 6 gedrückt werden. Nun ist das Rad 17 drehfest mit der Welle 6 gekuppelt.The clutch is engaged as follows: If the sliding sleeve 19 is shifted to the right towards the gearwheel 17 (FIG. 1), it comes to rest on the synchronizing ring 18 , the slower or faster rotation of which adapts to that of the sliding sleeve, whereby the ring 18 runs against deflection ramps 16 of the wheel 17 , so that the sliding sleeve 19 is blocked until the speeds between the wheel 17 rotatably connected to the ring 18 and the shaft 6 rotatably connected to the sliding sleeve 19 are reached. When the synchronization is finished, the synchronization ring 18 moves under the pressure of the sliding sleeve and enters notches 15 in the wheel 17 . During this movement, the ring 18 pushes the balls 1 or rollers 1 a into the window 2 through its conical shoulder 12, so that the driver rollers 5 are pressed into the longitudinal grooves 6 a of the shaft 6. The wheel 17 is now coupled to the shaft 6 in a rotationally fixed manner.
Das Ausrücken geschieht unter Mitwirkung der Kipphebel 10, die beim Einrücken passiv bleiben. Die eine der beiden oberen Nasen jedes Kipphebels wird beim Ausrücken von der Schiebemuffe 19 mitgenommen und die eine der beiden unteren Nasen nimmt den Synchronisierring 8 bzw. 18 mit, wozu ja ein Flansch 11 vorgesehen ist.The disengagement takes place with the assistance of the rocker arms 10, which remain passive when engaging. The upper one of the two lugs of each rocker arm is carried along during the disengagement of the sliding sleeve 19 and the one of the two lower lugs takes the synchronizing ring 8 and 18, respectively, to which indeed a flange is provided. 11
Sobald der Synchronisierring über die Kugeln 1 bzw. Rollen 1 a hinweg in die Leerlaufstellung gelangt ist, werden die Kugeln 1 bzw. Rollen la durch die Ringfeder 4 radial nach außen geschoben und zugleich die Mitnehmerrollen 5 aus den Längsnuten 6 a ausgehoben.As soon as the synchronizing ring 1 via the balls or rollers 1 has reached a of time in the idle position, the balls or rollers 1 la be pushed through the ring spring 4 radially outwardly and at the same time the driver rollers 5 lifted out of the longitudinal grooves 6a.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1244493X | 1961-01-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1244493B true DE1244493B (en) | 1967-07-13 |
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ID=9677903
Family Applications (1)
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| DER31851A Pending DE1244493B (en) | 1961-01-10 | 1962-01-10 | Coupling with radially movably guided rolling bodies as drivers in windows of a cage-like coupling outer part |
Country Status (1)
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| DE (1) | DE1244493B (en) |
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