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Synchronisiervorrichtung für formschlüssige Kupplungen oder Bremsen
zum Schalten von Umlaufrädergetrieben von Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft
eine Synchronisiervorrichtung für formschlüssige Kupplungen oder Bremsen zum Schalten
von Umlaufrädergetrieben von Kraftfahrzeugen, insbesondere von mit dem Differentialgetriebe
verbundenen Umlaufrädergetrieben, bei denen durch Verschieben einer die Kupplungsverzahnung
tragenden, auf einem ersten Glied angeordneten Kupplungsmuffe ein erstes und ein
zweites Glied des Umlaufrädergetriebes verbunden werden können und eine weitere
Verzahnung der Kupplungsmuffe mit einer an einem ortsfesten Teil angeordneten Verzahnung
zum Festlegen des ersten Gliedes in Eingriff gebracht werden kann, wobei die Synchronisiervorrichtung
ein Eindrücken in die Verzahnung des ortsfesten Teiles so lange verhindert, bis
das erste Glied abgebremst ist.
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Es sind bereits Synchronisiervorrichtungen dieser Art bekannt, bei
denen eine Art Bremse vorgesehen ist, die dazu benutzt wird, um ein drehendes Glied
einer Zweigeschwindigkeitsachse zu verlangsamen. um den Kupplungszähnen daran zu
gestatten, mit ortsfesten Kupplungszähnen in Eingriff gebracht zu werden. Diese
Vorrichtungen sind verhältnismäßig kompliziert.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung benötigt keine Bremse wie die bekannten
Einrichtungen. Weiterhin ist Gegenstand eines älteren Patents eine Synchronisiervorrichtung
für eine Kupplung eines Umlaufrädergetriebes, bei der ebenfalls eine Bremse vorhanden
ist, durch die die Gelenkwelle oder die treibende Welle eines Zweigangzusatzgetriebes
abbremsbar und die automatisch einschaltbar ist, wenn eine Schaltmuffe bei einem
Wechsel vom Langsamgang auf den Schnellgang über die Neutralstellung hinwegbewegt
wird, jedoch gelöst bleibt, wenn die Schaltmuffe bei einem Wechsel vom Schnellgang
auf den Langsamgang über die Neutralstellung hinwegbewegt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Synchronisiervorrichtung
einer Kupplung eines mit einem Differentialgetriebe zusammengebauten Umlaufrädergetriebes
zu schaffen, die einen einfachen Aufbau hat und nur geringen Platz benötigt.
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Die Erfindung besteht bei einer Synchronisiervorrichtung der eingangs
erwähnten Gattung darin, daß die Synchronisiervorrichtung einen am ortsfesten Teil
angeordneten Ansatz aufweist, der mindestens eine Anschlagfläche besitzt und mit
einer Sperrnase zusammenwirkt, wobei die Sperrnase von einem in einer Ringnut drehbar,
aber axial unverschiebbar auf der Kupplungsmuffe gelagerten, reibungsschlüssig mit
dieser verbundenen Sperrband getragen wird. Bei dem vorerwähnten Sperrband handelt
es sich nicht etwa um ein Bremsband, denn die Belastung auf dieses Sperrband ist
nur gering, da es nicht erforderlich ist, irgendein Drehmoment durch einen Reibungseingriff
aufzunehmen. Der Zweck des Reibungseingriffes zwischen dem Sperrband und einer Muffe
besteht nur darin, für eine genügende Hemmung zu sorgen, um eine Seitenfläche einer
Gabel gegen die entsprechende Seitenfläche eines Gliedes zu pressen, solange irgendeine
wesentliche Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem einen Kupplungsglied und dem
anderen vorhanden ist.
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In den Zeichnungen ist ein in der Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel
der Synchronisiervorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine
teilweise geschnittene Ansicht einer formschlüssigen Kupplung mit der Synchronisiervorrichtung
nach der Erfindung, die zum Schalten eines mit dem Differentialgetriebe verbundenen
Umlaufrädergetriebes verwendet ..wird, wobei die zum Einrücken in ortsfeste Innenklauen
zu synchronisierenden Teile in einer nicht eingerückten Stellung abgebildet sind,
F
i g. 2 die Kupplung in der neutralen Stellung, F i g. 3 die zu synchronisierenden
Teile der Kupplung in Einrückstellung mit den ortsfesten Innenklauen, F i g. 4 eine
Seitenansicht der Synchronisiervorrichtung, F i g. 5 eine Ansicht der Synchronisiervorrichtung
nach F i g. 4.
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In dem Umlaufrädergetriebe, bei dem die in den Zeichnungen abgebildete
Kupplung zum Schalten verwendet wird, sind bei hohem Übersetzungsverhältnis das
Ringrad und der Umlaufräderträger miteinander verbunden, während bei niedrigem übersetzungsverhältnis
der Umlaufräderträger gegen Drehung festgehalten wird.
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Bei dem Umlauf rädergetriebe ist der Umlaufräderträger mit der Welle
12 und das Ringrad mit der Welle 24 verbunden.
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Die Welle 12 hat einen Endteil, der eine Keilverzahnung
14 trägt. Eine Kupplungsmuffe 16 ist auf der Welle 12 längs verschiebbar
und hat eine Keilverzahnung 17, die in die Keilverzahnung 14 der Welle eingreift.
Die Kupplungsmuffe 16 kann durch eine Schaltgabel 19, wie F i g. 1 zeigt, geschaltet
werden. Die Kupplungsmuffen haben Außenklauen 20
und Innenklauen 22.
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Das Ende der Welle 24 ist mit Außenklauen 28 versehen, in die die
Innenklauen 22 auf der Kupplungsmuffe 16 eingreifen können.
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Die Welle 24 ist in einem .Lager 30 gelagert, das seinerseits
von einem mit Gewinde versehenen Lagerstellring 40 gehalten wird. An dem ortsfesten
Gehäuse 36 ist eine Rückdruckplatte 41 mittels Führungsbüchsen 42 und Kopfschrauben
43 angebracht. Die Rückdruckplatte hat Innenklauen 44, in die die
Außenklauen 20 eingerückt werden können.
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Die Kupplungsmuffe 16 ist mit einer Ringnut 46
versehen,
in der ein Sperrband 48 liegt. Das Sperrband 48 hat aufgebogene Enden
50 und 52, die durch eine Zugfeder 54 verbunden sind. Die von der
Zugfeder 54 auf das Sperrband ausgeübte Kraft ist verhältnismäßig klein,
weil dieses über den Reibungsschluß mit der Kupplungsmuffe 16 keinerlei Umfangskraft
zu übertragen braucht und sich das Sperrband 48 in einer Stellung gegenüber der
Kupplungsmuffe 16 dreht. In dieser Stellung verhindern die Seiten 56 und 58 der
Ringnut 46 eine relative Axialbewegung zwischen der Kupplungsmuffe 16 und
dem Sperrband 48. Eine Sperrnase 60 ist aus einem Stück mit dem Sperrband
48 und hat einen Schlitz 62, der etwa in der Mitte der Sperrnase 60 liegt und Seitenflächen
64 und 66 hat.
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An der Rückdruckplatte 41 ist ein Ansatz 68 angebracht,
der innerhalb des Schlitzes 62 liegt. Der Ansatz 68 weist einen rechteckigen Grundteil
70 und einen Endteil 72 auf, der an seinen Seiten mit Kerben versehen ist, die geneigte
Seitenkanten 74 und 76 bilden, die in gleichen Winkeln gegen die Drehachse
liegen, sowie mit Anschlagflächen 78 und 80, die an der Stoßstelle
zwischen Grundteil und Endteil des Ansatzes 68 senkrecht zur Drehachse liegen. Es
muß hervorgehoben werden, daß die Breite des Ansatzes 68 am Kopfende des Endteiles
72 größer als die Breite des Grundteiles 70 des Ansatzes ist, die Gründe hierfür
werden später erläutert.
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Um die Kupplungsmuffe 16 aus der in F i g. 1 gezeigten Stellung, in
der die Welle 12 durch den Eingriff der Innenklauen 22 mit den Außenklauen
28 mit der Welle 24 gekuppelt ist, zu verschieben, wird ein Vorwählgerät
betätigt, das auf die Schaltgabel 19 eine vorbestimmte Kraft ausübt, die
diese im Uhrzeigersinn zu drehen sucht. Wenn die Umfangskraft genügend sinkt, wird
die Vorbelastung: die.Kuppiüngsmuffe 16 axial in die in F 'i g.'2 abgebildete neiztl#ale
Stellung bewegen, wo sie axial so lange festgehalten wird, bis die Kupplungsmuffe
16 zum Stillstand kommt (d. h. mit der Rückdruckplatte 41 synchronisiert ist). Dann
setzt sie ihre axiale Bewegung fort, um die Außenklauen 20 in die Innenklauen
44 einzurücken.
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In der in F i g. 2 abgebildeten neutralen Stellung ist die Kupplungsmuffe
16 sowohl von der Welle 24
als auch von der Rückdruckplatte 41 gelöst.
In diesem Zeitpunkt vermindert die Welle 12 ihre Geschwindigkeit, und die Seitenfläche
64 der Sperrngse 60 legt sich gegen die Seitenkante 76 des Ansatzes'.68;
wodurch sich' die Kupplungsmuffe gegenüber dein Sperrband 48 dreht. Die Stirnfläche
der Sperrnä§e 6i(1 trifft auf die Anschlagfläche 80 des Ansatzes 68-ünd verhindert
eine weitere Längsbewegung der Küpp-Iungsmuffe 16 in bezug auf die Welle
12, bis die'Gel schwindigkeit der Welle 12 auf Null absinkt und'de Welle
infolge der Rückwirkung des Umlaufrädergetrieben ihre Drehung in der umgekehrten
Richtung beginnt. Dann dreht sich auch die Küpplungsrhüffe 16 in der entgegengesetzten
Richtung; das durch'Reibong mitgenommene Sperrband 48 dreht sich mit ihr
und 'bewegt so die Seitenfläche 64 der Sperrnae'60 von der Seitenkante 76
des Ansatzes 68 weg. -In'di'esem Augenblick ist jedes Hindernis für das Zustäitdekommen
der Umschaltung beseitigt, und die 'Kupp-
lungsmuffe 16 ist frei und
kann sich' axial weite ' in eine Stellung bewegen, in der die Außenklanen 20 und
die Innenklauen 44 voll eingerückt sind; wie F i g. 3 zeigt. Wenn sich die
Welle 12 in entgegengesetzter Richtung dreht, arbeitet die Sperrnase'iri
der gleichen Weise, mit der Ausnahme, daß die Seitenfläche 66 gegen die Seitenkante
74 und die Stirnfläehe der Sperrnase 60 gegen die Anschlagfläche 78 anliegt, um
die Beendigung der Umschaltung zu verhindern; bis ein Synchronzustand erreicht ist.
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Es muß bemerkt werden, daß zwischen der Breite des Schlitzes
62 und der Breite des Ansatzes 68 keine Beziehung besteht, da es nur nötig
ist, daß sich! die Sperrnase 60 und der Ansatz 68 um einen begrenzten
Betrag auf dem Umfang gegeneinander bewegen können.
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Bei den bekannten Vorrichtungen war es notwendig, daß zwischen den
Gliedern eine Relativdrehung stattfand, bevor eingerückt werden konnte. Bei der
Vorrichtung nach der Erfindung ist es möglich, die Kupplungsmuffe 16 aus
einer Stellung, wo die Innenklauen 22 mit den Außenklauen 28 im'Eingriff
Sind, in eine Stellung, wo die Außenklauen 20 in die Innen= klauen
44 eingerückt sind, zu verschieben, wenn alle Teile ortsfest sind. Wenn die
Innenklauen 22 mit den Außenklauen 28 im Eingriff sind wie in Fig.'1;-ist
die Sperrnase 60 dem Ende des Ansatzes 68 nahes In dieser Stellung
gehen die Seitenflächen 64 und 66 det Sperrnase 60 frei an den Seitenkanten
des Grundteiles 70 vorbei, weil der Endteil 72 des Ansatzes
68 breiter als der Grundteil 70 ist. Wenn sich keines der Glieder dreht und
die Schaltgabel 19 im Uhrzeigersinn 'gedreht wird, wie F i g. 1 zeigt, kann deshalb
die IL lungsmuffe 16 ohne Störurig in eine Stellung bb4tgl werden, in der die Außenklauen
20 und die 'Iritt-Ä
klauen 44 im Eingriff sind. Dies ist
von großer Wichtigkeit und macht es unnötig, die Kupplungsmuffe 16 gegenüber der
Rückdruckplatte 41 zu drehen, um diese Glieder in Eingriff zu bringen, wenn das
Fahrzeug stillsteht.
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Wenn die Synchronisiervorrichtung nur in einer Drehrichtung benötigt
wird, braucht der Ansatz 68 nur mit einer winkligen Seitenkante und einer Anschlagfläche
versehen zu sein.
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Aus der Beschreibung geht hervor, daß die Synchronisiervorrichtung
nach der Erfindung eine zwangläufige Sperre sicherstellt, bis sich die einzurückenden
Glieder synchron drehen, und die Sperre in jeder Drehrichtung der zu synchronisierenden
Glieder arbeitet. Eine vollständige Schaltung der Glieder kann auch ausgeführt werden,
wenn die Vorrichtung in einer Ruhelage ist.