Selbstschaltende Synchronkupplung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine selbstschaltende Synchronkupplung mit einem ersten, mit Kupplungszähnen versehenen drehbaren Kupp lungsglied, einem zweiten drehbaren Kupplungsglied und einem mit Kupplungszähnen versehenen Zwi schenglied, das relativ zum zweiten Kupplungsglied eine Schraubbewegung ausführen kann, wobei dann die Kupplungszähne des Zwischengliedes mit den Kupplungszähnen des ersten Kupplungsgliedes ein- und auskuppeln, und welche Sperrklinken und Ra sten aufweist,
um ein genaues Eingreifen der Zähne des Zwischengliedes und d!es ersten Kupplungsgliedes nach einer relativen Winkelbewegung in der Ein schaltrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungsglied einzuleiten.
In manchen Fällen ist es vorteilhaft, eine Kupp lung obigen Typs mit einer Dämpfungsvorrichtung zu versehen, z. B. unter Verwendung von Schmieröl als Arbeitsmedium, welches einen Dämpfungseffekt auf die Bewegung des Zwischengliedes ausübt, bis es voll eingekuppelt ist. Unter gewissen Arbeitsbe dingungen jedoch kann das Zwischenglied nicht in voll gekuppelter Lage bleiben, nachdem es zuerst diese Lage eingenommen hat, dann nämlich, wenn es mit einem federnden Wellensystem verbunden ist, welches Drehmomentschwankungen unterworfen ist.
Während der einleitenden Kupplungsbewegung des Zwischengliedes wird öl vom Dämpfer durch Steuer löcher abgegeben, und es ist vorteilhaft, wenn der Dämpfer zur Bereitschaft für die nächste Kupplungs bewegung des Zwischengliedes schnell wieder gefüllt wird, sobald sich die Kupplung in die entkuppelte Lage bewegt.
Das Ziel der Erfindung liegt darin, eine Kupp lung der beschriebenen Art zu schaffen, in welcher ein Dämpfer vorgesehen ist, der diese Vorteile ver wirklicht. Gemäss vorliegender Erfindung ist die Kupplung dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied einerseits und eines der beiden Kupplungsglieder an derseits Flächen aufweisen, wobei die Flächen des Zwischengliedes und diejenigen des Kupplungsgliedes zusammenwirken unter Bildung einer mindestens an nähernd geschlossenen Dämpfungskammer, die der Bewegung des Zwischengliedes einen progressiv sich erhöhenden Widerstand entgegensetzt, wenn sich das Zwischenglied in Richtung auf seine voll eingekup pelte Stellung zu bewegt, und wobei sich diese Flä chen voneinander entfernen,
wenn das Zwischenglied sich von seiner eingekuppelten Stellung weg bewegt, und zwar unter Bildung eines ringförmigen Spaltes zwischen sich, der in Verbindung mit einer ring förmigen Flüssigkeitsspeicherkammer steht.
In den beiliegenden .Zeichnungen ist ein Aus führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar gestellt.
Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt, die obere Zeichnungs hälfte die Kupplung entkuppelt darstellend, und die untere Zeichnungshälfte die Kupplung gekuppelt dar stellend, Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1.
Im dargestellten Erfindungsbeispiel sind die er wähnten Flächen solche am Zwischenglied und dem ersten Kupplungsglied.
Das erste Kupplungsglied weist ein im wesent lichen zylindrisches Gehäuse 1 auf, welches an einem Ende geschlossen ist und so ausgebildet ist, dass es durch eine Welle 2 über die Hülse 3 angetrieben werden kann. Die Hülse 3 verbindet das Gehäuse 1 und Welle 2 mit Verzahnung bei 4 und 5. Das zweite Kupplungsglied 6 ist am Ende einer weiteren Welle 7 angeformt und reicht in das erste Kupplungs- glied 1 durch dessen offenes Ende hinein und ist innerhalb des ersten Kupplungsgliedes 1 gelagert in zwei axial distanzierten Lagern 8 und 8', wobei das Lager 8 zur Aufnahme der Axiallast ausgebildet ist und die relative Lage der Kupplungsglieder 1 und 6 bestimmt.
Das erste Kupplungsglied 1 weist einen Innenring von Kupplungszähnen 9 auf und einen Ring von Rastzähnen 10.
Das Zwischenglied der Kupplung besitzt eine Kupplungshülse 11, die auf dem zweiten Kupp lungsglied 6 aussen montiert ist, welche Hülse 11 innere rechtsgängige schraubenlinienförmig verlau fende Vorsprünge aufweist, die mit äusseren Nuten 12 auf dem zweiten Kupplungsglied 6 einrasten. Das Zwischenglied 11 ist mit einem Ring von äussern Kupplungszähnen 13 versehen, welche in voll ent- kuppelter Lage des Zwischengliedes 11 eine Stellung einnehmen (obere Hälfte Fig. 1), die axial seitlich zu den Kupplungszähnen 9 liegt.
Das Zwischenglied 11 trägt ferner vier Sperrklin ken 14, in gegenüberliegenden Paaren angeordnet (siehe Fig. 2), wobei diese auf Achsen 15 gelagert sind. In der entkuppelten Stellung der Kupplung (obere Hälfte von Fig. 1) sind die Sperrklinken 14 radial auf die Innenzähne 10 ausgerichtet. Der Schwerpunkt der Klinken 14 liegt in deren Nasen, so dass sie bei rotierender Welle 7 infolge der Flieh kraft nach aussen gedrückt werden. Das Zwischen glied 11 hat an dem Ende, welches dem geschlosse nen Ende des ersten Kupplungsgliedes 1 abgekehrt liegt, eine Aussenringschulter angeformt, die eine zylindrische Fläche 16 zur Kupplungsachse aufweist, und ferner eine ringförmige, radial zur Kupplungs achse verlaufende Fläche 17.
Das erste Kupplungs glied 1 hat eine innere ringförmige Schulter mit einer zylindrischen Fläche 18 konzentrisch zur Kupplungs achse, und eine ringförmige Fläche 19 radial zur Kupplungsachse.
Wenn das Zwischenglied 11 voll entkuppelt ist (obere Hälfte der Fig. 1), sind die Schultern des Zwischengliedes 11 und des ersten Kupplungsglie des 1 axial mit Abstand angeordnet, so dass dort ein relativ breiter Spalt zwischen ihnen besteht.
Das erste Kupplungsglied 1 ist an seinem offenen Ende mit einem radial nach innen gerichteten Flansch 20 versehen und bildet so mit dem genannten Spalt eine Flüssigkeitskammer 23, welche Öl enthält. Das Öl bildet, wenn das erste Kupplungsglied 1 rotiert, einen Ring, dessen innere Oberfläche innerhalb der zylindrischen Fläche 16 der Schulter des Zwischen gliedes 11 liegt.
Die Funktion der Kupplung ist wie folgend: Angenommen, man betrachte die Kupplung wie in Fig. 2 und die Welle 2 und das erste Kupplungs glied 1 drehen im Uhrzeigersinn (wie Pfeil) und das zweite Kupplungsglied stehe still. Unter diesen Be dingungen ist das Zwischenglied 11 in seiner vollent- kuppelten Stellung, in welcher es gegen den innern Kugellagerring 21 am zweiten Kupplungsglied an- stösst, und die Sperrklinken 14 sind unwirksam. Der Spalt zwischen den Ringschultern 16, 17, 18 und 19 ist voll Öl, welches einem Zentrifugal-Druck ausge setzt ist und der Ölring dehnt sich an den Wänden des erwähnten Ringgehäuses aus, so dass der axiale Öldruck darin ausgeglichen ist.
Wenn nun die Welle 7 und das zweite Kupp lungsglied 6 in derselben Drehrichtung wie das erste Kupplungsglied 1 beschleunigt wird, dreht das Zwi schenglied 11 mit und Zentrifugal-Kraft wirkt auf die Sperrklinken 14, so dass deren Nasen radial nach aussen gedrückt werden und, so lange die Winkel geschwindigkeit des zweiten Kupplungsgliedes 6 ge ringer ist als diejenige des ersten Kupplungsgliedes 1, gleiten die Zähne 10 an den Klinken 14 vorbei.
Wenn das zweite Kupplungsglied synchron läuft und dazu neigt, schneller zu drehen als das erste Kupp lungsglied 1, rasten zwei der Klinken 14 in zwei gegenüberliegende Rastzähne 10 ein, und infolge der schraubenlinienförmig verlaufenden Nuten des Zwi schengliedes 11 und des zweiten Kupplungsgliedes 6 wird das Zwischenglied 11 mit einer Schraubbewe- gung entlang dem zweiten Kupplungsglied 6 (in Rich tung links in Fig. 1) bewegt, bis es mit seinen Aussen kupplungszähnen 13 mit den Innenkupplungszähnen 9 des ersten Kupplungsgliedes 1 in Eingriff gelangt. Eine weitere Beschleunigung der Welle 7 bewirkt nun, dass die Welle 2 über die Kupplung angetrie ben wird.
Während der Bewegung der Kupplung in Eingriffstellung nähern sich die äussern Ringschultern 16, 17 des Zwischengliedes 11 den inneren Ring schultern 18, 19 des ersten Kupplungsgliedes 1 und die Verringerung der Spaltweite zwischen ihnen ver ursacht, dass Öl progressiv aus dem Spalt gedrückt wird, so d'ass eine Dämpfung auf die Bewegung des Zwischengliedes 11 ausgeübt wird. Der Zwischen raum, der für den Öldurchgang zur Verfügung steht, wird immer enger, so dass der Widerstand auf die Bewegung des Zwischengliedes 11 progressiv ansteigt.
Gegen das Ende der Eingriffsbewegung der Kupp lung respektive des Zwischengliedes 11 bilden die zylindrischen Flächen 16 und 18 zusammen mit den Ringflächen 17 und 19 eine ringförmige Dämpfungs- kammer, welche im wesentlichen geschlossen ist mit Ausnahme von Steuerlöchern zwischen den genann ten Flächen, wobei der Endteil der Eingriffsbewegung gedämpft wird.
Wenn das Zwischenglied 11 an einem axialen Anschlag 22 ansteht, befinden sich die Kupplungs zähne 9 und 13 voll im Eingriff, und das erste Kupp lungsglied 1 -wird durch das zweite Kupplungsglied 6 angetrieben. Wenn die Welle 7 und das zweite Kupp lungsglied 6 nun ihre Geschwindigkeit verringern, bewirken die zwischengeschalteten Kupplungszähne 9 und 13, d. h. die über sie übertragene Kraft, dass das Zwischenglied 11 vom ersten Kupplungsglied 1 entlang den schraubenlinienförmig verlaufenden Nu ten aus dem Zahneingriff entkuppelt wird. Während dieser Bewegung wird der sich weitende Spalt zwi schen den Schultern des ersten Kupplungsgliedes 1 und des Kupplungsgliedes 6 automatisch mit Öl wie dergefüllt, infolge eines Saugeffektes, welcher durch die Zentrifugalkraft unterstützt wird.
Hernach ist der Dämpfer wiederum wirksam, selbst wenn Einkuppeln und Auskuppeln sich sehr schnell folgen.
Self-shifting synchro clutch The present invention relates to a self-shifting synchromesh clutch with a first rotatable coupling member provided with coupling teeth, a second rotatable coupling member and an inter mediate member provided with coupling teeth which can perform a screwing movement relative to the second coupling member, in which case the coupling teeth of the intermediate member Engage and disengage with the coupling teeth of the first coupling member, and which has pawls and racks,
in order to initiate precise engagement of the teeth of the intermediate member and the first coupling member after a relative angular movement in the switching direction between the first and the second coupling member.
In some cases it is advantageous to provide a hitch above type with a damping device, for. B. using lubricating oil as the working medium, which has a damping effect on the movement of the intermediate member until it is fully engaged. Under certain Arbeitsbe conditions, however, the intermediate link cannot remain in the fully coupled position after it has first assumed this position, namely when it is connected to a resilient shaft system which is subject to torque fluctuations.
During the initial coupling movement of the intermediate member, oil is released from the damper through control holes, and it is advantageous if the damper is quickly refilled to readiness for the next coupling movement of the intermediate member as soon as the clutch moves into the uncoupled position.
The aim of the invention is to provide a hitch of the type described, in which a damper is provided that ver realizes these advantages. According to the present invention, the coupling is characterized in that the intermediate member on the one hand and one of the two coupling members on the other hand have surfaces, the surfaces of the intermediate member and those of the coupling member interacting to form an at least approximately closed damping chamber which progressively adapts to the movement of the intermediate member opposes increasing resistance when the intermediate member moves towards its fully engaged position, and these surfaces move away from each other,
when the intermediate member moves away from its engaged position, to be precise with the formation of an annular gap between them, which is in communication with an annular liquid storage chamber.
In the accompanying .Drawings an exemplary embodiment of the subject invention is provided.
1 shows a longitudinal section, the upper half of the drawing showing the coupling uncoupled, and the lower half of the drawing showing the coupling coupled, FIG. 2 shows a cross section along line II-II of FIG.
In the example of the invention shown, the surfaces he mentioned are those on the intermediate member and the first coupling member.
The first coupling member has an essentially cylindrical housing 1 which is closed at one end and is designed such that it can be driven by a shaft 2 via the sleeve 3. The sleeve 3 connects the housing 1 and shaft 2 with teeth at 4 and 5. The second coupling member 6 is formed on the end of a further shaft 7 and extends into the first coupling member 1 through its open end and is inside the first coupling member 1 mounted in two axially spaced bearings 8 and 8 ', the bearing 8 being designed to accommodate the axial load and determining the relative position of the coupling members 1 and 6.
The first coupling member 1 has an inner ring of coupling teeth 9 and a ring of locking teeth 10.
The intermediate member of the coupling has a coupling sleeve 11 which is mounted on the outside of the second coupling member 6, which sleeve 11 has inner right-hand helical extending projections that engage with outer grooves 12 on the second coupling member 6. The intermediate member 11 is provided with a ring of outer coupling teeth 13 which, in the fully uncoupled position of the intermediate member 11, assume a position (upper half of FIG. 1) which is axially to the side of the coupling teeth 9.
The intermediate member 11 also carries four Sperrklin ken 14, arranged in opposite pairs (see FIG. 2), these being mounted on axles 15. In the uncoupled position of the coupling (upper half of FIG. 1), the pawls 14 are aligned radially with the internal teeth 10. The center of gravity of the pawls 14 lies in their noses, so that when the shaft 7 rotates, they are pushed outwards as a result of the centrifugal force. The intermediate member 11 has an outer ring shoulder formed on the end facing away from the closed end of the first coupling member 1, which has a cylindrical surface 16 to the coupling axis, and also an annular surface 17 extending radially to the coupling axis.
The first coupling member 1 has an inner annular shoulder with a cylindrical surface 18 concentric to the coupling axis, and an annular surface 19 radially to the coupling axis.
When the intermediate member 11 is fully uncoupled (upper half of FIG. 1), the shoulders of the intermediate member 11 and the first coupling member of the 1 are axially spaced, so that there is a relatively wide gap between them.
The first coupling member 1 is provided at its open end with a radially inwardly directed flange 20 and thus forms with the mentioned gap a fluid chamber 23 which contains oil. When the first coupling member 1 rotates, the oil forms a ring whose inner surface lies within the cylindrical surface 16 of the shoulder of the intermediate member 11.
The function of the coupling is as follows: Assume that you consider the coupling as in Fig. 2 and the shaft 2 and the first coupling member 1 rotate clockwise (as arrow) and the second coupling member is stationary. Under these conditions, the intermediate member 11 is in its fully decoupled position, in which it abuts against the inner ball bearing ring 21 on the second coupling member, and the pawls 14 are ineffective. The gap between the annular shoulders 16, 17, 18 and 19 is full of oil, which is a centrifugal pressure is set and the oil ring expands on the walls of the ring housing mentioned, so that the axial oil pressure is balanced therein.
If now the shaft 7 and the second coupling member 6 is accelerated in the same direction of rotation as the first coupling member 1, the inter mediate member 11 rotates with and centrifugal force acts on the pawls 14, so that their lugs are pushed radially outward and so long the angular speed of the second coupling member 6 ge is less than that of the first coupling member 1, the teeth 10 slide past the pawls 14.
When the second coupling member runs synchronously and tends to rotate faster than the first coupling member 1, two of the pawls 14 engage in two opposing ratchet teeth 10, and due to the helical grooves of the inter mediate member 11 and the second coupling member 6 is the intermediate member 11 moves with a screw movement along the second coupling member 6 (in the direction on the left in FIG. 1) until it engages with its external coupling teeth 13 with the internal coupling teeth 9 of the first coupling member 1. A further acceleration of the shaft 7 now causes the shaft 2 to be driven via the clutch.
During the movement of the clutch in the engaged position, the outer ring shoulders 16, 17 of the intermediate member 11 approach the inner ring shoulders 18, 19 of the first coupling member 1 and the reduction in the gap between them causes oil to be progressively pushed out of the gap, so d Ass a damping is exerted on the movement of the intermediate member 11. The space that is available for the oil passage becomes increasingly narrow, so that the resistance to the movement of the intermediate member 11 increases progressively.
Towards the end of the engagement movement of the coupling or of the intermediate member 11, the cylindrical surfaces 16 and 18 together with the annular surfaces 17 and 19 form an annular damping chamber which is essentially closed with the exception of control holes between the named surfaces, the end part the engagement movement is damped.
When the intermediate member 11 rests against an axial stop 22, the coupling teeth 9 and 13 are fully engaged, and the first coupling member 1 is driven by the second coupling member 6. If the shaft 7 and the second coupling member 6 now reduce their speed, the interposed coupling teeth 9 and 13, d. H. the force transmitted through them that the intermediate member 11 is uncoupled from the tooth engagement by the first coupling member 1 along the helically extending grooves. During this movement, the widening gap between the shoulders of the first coupling member 1 and the coupling member 6 is automatically filled with oil as, as a result of a suction effect, which is supported by the centrifugal force.
Afterwards, the damper is again effective, even if the clutch and the clutch are engaged very quickly.