DE2356214B2 - Synchronisiereinrichtung für eine schaltbare Zahnkupplung mit hydraulischem Dämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung für eine schaltbare Zahnkupplung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Derartige Einrichtungen sind beispielsweise in den GB-PS 9 /4 937 und 11 25 963 beschrieben. Bei den dort beschriebenen Zahnkupplungen handelt es sich um synchrone selbst schaltende Kupplungen, bei welchen ein zwecks gegenseitiger Einrückung der Kupplungszahnkränze relativ zu einem der beiden umlaufenden Kupplungsteile vvrschiebbares Kupplungsteil bei Durchgang der beiden umlaufenden Kupplungsteile durch den Synchronismus in einem Relativdrehsinn zwangläufig verschoben wird, wodurch eine zumindestens anschnäbelnde gegenseitige Einrückung der beiden Kupplungszahnkränze bewirkt wird.

Zahnkupplungen der soeben erwähnten Art können mit mechanischen Verriegelungseinrichtungen versehen sein, durch deren Betätigung die Kupplung, wenn sich ihre Kupplungszahnkränze in vollem gegenseitigem Eingriff befinden, nach beiden Drehrichtungen drehmomentübertragend verriegelbar ist. Handelt es sich bei dem relativ zu einen der beiden umlaufenden Kupplungsteile zwangläufig verschiebbaren Kupplungsteil um eine axial-schraubend verschiebbare Kupplungsmuffe, so können die mechanischen Verriegelungsmittel als Verriegelungsmuffe ausgebildet sein, die durch eine gerade Keilverzahnung mit der axialschraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe so gekuppelt ist, daß sie sich einerseits in axialer Richtung relativ zu derselben verschieben läßt und andererseits deren Drehbewegungen mitmacht, während die Verriegelungsmuffe außerdem einen geraden Keilkranz aufweist, welcher bei voll eingerückter Kupplung durch Axialverschiebung der Verriegelungsmuffe relativ zur axial-schraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe in Eingriff mit einem geraden Gegenkeilkranz gebracht werden kann, welch letzterer an einem der umlaufenden Kupplungsteile angeordnet ist.

Die Anordnung derartiger Verriegelungsmittel macht jedoch den an sich ohnehin schon komplizierten Aufbau derartiger Kupplungen noch verwickelter. So muß normalerweise die Verriegelungsmuffe mittels einer Schaltgabel betätigt werden, die ihrerseits wiederum unter der Steuerung eines Servomotors betätigt wird. Außerdem muß natürlich ein gewisses Radialspiel zwischen den einander zugeordneten und zugekehrten tragenden Flächen der Verriegelungsmuffe einerseits und des verschiebbaren Kupplungsteils bzw. des betreffenden umlaufenden Kupplungsteils andererseits vorgesehen sein. So klein auch immer ein derartiges Radialspiel gemacht werden wird und kann, so werden trotzdem bei Betrieb der Kupplung mit hohen Drehzahlen an der Verriegelungsmuffe gewisse Unwuchterscheinungen insbesondere dann auftreten, wenn die Flanken der Keilverzahnungen zwischen der Verriege-Iungs;nutfe und den anderen Kupplungsteilen nicht unter Drehmomentlast stehen.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei Synchronisiereinrichtungen für schaltbare Zahnkupplungcn nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches die an sich vorhandene Zylinder-Kolben-Dämpfereinrichtung zur Verriegelung der Kupplung bei eingerückten Kupplungszahnkränzen benutzen und dadurch die komplizierten mechanischen Verriegelungseinrichtungen der zuvor kurz dargelegten Art und die in Verbindung mit ihnen zwangläufig auftretenden unerwünschten Unwuchterscheinungen vermeiden zu können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Die Erfindung ist nicht nur im Zusammenhang mit Synchronisiereinrichtungen für Zahnkupplungen der eingangs kurz dargelegten besonderen Bauart abwendbar, sondern eignet sich ganz allgemein für Synchronisiereinrichtungen für schaltbare Zahnkupplungen mit einem die Einrückbewegung in ihrer Endphase dämpf :nden hydraulischen Zylinder-Kolben-Dämpfer und r.iit Mitteln zur Zuführung einer Dämpfungsflüssigkeit in den Dämpferzylinder.

Gegenüber Synchronisiereinrichtungen bekannter Art bringt die erfindungsgemäße Einrichtung den technischen Fortschritt, das für den Fall, daß in Verbindung mit solchen Synchronisiereinrichtungen eine Verriegelungsmöglichkeit der eingerückten Kupplung gewünscht wird, auf die bisher in solchen Fällen üblichen komplizierten mechanischen Verriegelungseinrichtungen verzichtet werden und ohne großen Kostenaufwand der ohnehin vorhandene Zylinder-Kolben-Dämpfer zur Verriegelung der Kupplung herangezogen werden kann. Dadurch ergibt sich nicht nur ein wesentlich einfacherer Aufbau der gesamten Kupplung, sondern vor allem auch ein wesentlich geringeres Kupplungsgewicht und außerdem ein günstigeres Unwuchtverhalten der ganzen Kupplung.

Der Anspruch 2 beinhaltet eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung, die für schaltbare Zahnkupplungen bestimmt ist, welche eine zwecks Einrückung der Kupplungszahnkränze relativ zu einem der Kupplungsteile verschiebbare Kupplungsmuffe aufweisen.

Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung wird nunmehr unter

auf die Zeichnung beispielsweise in ihren Einzelheiten beschrieben, welche einen Axialschnitt durch eine synchrone selbst schaltende Zahnkupplung zeigt Die obere Hälfte der Zeichnung zeigt die Kupplung in ausgerücktem Zustand, während die untere Hälfte der Zeichnung die Kupplung in eingerücktem Zustand zeigt

Ein an einer Welle 3 befestigtes umlaufendes Kupplungsteil der in der Zeichnung dargestellten Zahnkupplung weist einen Axialflansch ί auf, an welchem ein Kupplungsinnenzahnkranz 2 befestigt ist Ein weiteres umlaufendes Kupplungsteil weist eine an einer Welle 7 befestigte Kreisscheibe 6 auf, an deren Außenumfang ein zylindrischer Axialflansch 8 befestigt ist an dessen Innenseite sich ein Innensteilgewinde 9 befindet. An der Kreisscheibe 6 ist außerdem eine kreisförmige Platte 5 kleineren Durchmessers befestigt an deren Außenumfang wiederum eine im wesentlichen zylindrische Muffe 4 befestigt ist Eine axial-schraubend verschiebbare Kupplungsmuffe der Kupplung ist mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet und weist einen Kupplungsaußen- zahnkranz 11 auf. Am äußeren Rand eines radial nach außen ragenden Flansches 12 der axial-schraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe 10 ist ein zylindrisches Muffenteil 13 befestigt welches an seinem axial äußeren freien Ende einen radial nach innen ragenden Ring 14 trägt. Die axial-schraubend verschiebbare Kupplungsmuffe 10 und der Ring 14 weisen jeweils radial innere Zylinderflächen 10', 12' und 14' auf, die im wesentlichen flüssigkeitsdicht längs einer radial äuGeren zylindrischen Gegenfläche des Muffenteils 4 gleiten können. Am Außenumfang des zylindrischen Axialflanschteiles 13 der axialschraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe 10 ist ein Außensteilgewinde 15 angebracht welches in das Innensteilgewinde 9 des zylindrischen Axialflansches 8 des umlaufenden Kupplungsteils 6 eingreift. An der axial-schraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe 10 sind außerdem achsparallele Drehzapfen 17 angeordnet auf welchen Klinken 16 gelagert sind, die bei der in der oberen Zeichnungshälfte dargestellten ausgerückten Kupplungsstellung in Eingriff mit einem Innen-Klinkenzahnkranz 18 stehen, welch letzterer sich an der Innenseite des Axialflanschteils 1 des einen umlaufenden Kupplungsteils befindet.

Die Teile 12, 13 und 14 der axial-schraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe bilden einen ringförmigen Dämpferzylinder, in welchen ein ringförmiger Dämpferkolben hineinragt welch letzterer von einem radial nach außen ragenden Ringflansch 19 der Muffe 4 des umlaufenden Kupplungsteils 4, 5, 6 und 8 gebildet wird. Die Zylinderwandung des Dämpferzylinders ist so gestaltet, daß bei in der Nähe des rechten Stiniendes des Dämpferzylinders 12,13,14 befindlichem Dämpferkolben 19 um die Außenfläche des Dämpferkolbens 19 herum ein beträchtliches Radialspiel mit Bezug auf die Zylinderwandung vorhanden ist, wie dies deutlich aus der oberen Hälfte der Zeichnung ersichtlich ist. Folglich kann im Dämpferzylinder befindliches öl verhältnismäßig unbehindert von einer Seite des Dämpferkolbens 19 zu dessen anderer Seite strömen. Befindet sich hingegen der Dämpferkolben 19 in der Nähe des linken Stirnendes des Dämpferzylinders, so steht die innere Dämpferzylinderwandung in gleitender Berührung mit der Außenfläche des Dämpferkolbens, wie dies deutlich aus der unteren Zeichnungshälfte ersichtlich ist. Folglich kann bis auf vernachlässigbar kleine Leckverluste kein Ol von einer Seite des Dämpferkolbens 19 zu dessen anderer Seite strömen, solange sich die Kupplung in der in der unteren Hälfte der Zeichnung befindlichen

Stellung befindet p-

In dem Muffenteil 4 des anderen umlaufenden Kupplungsteils sind achsparallele Kanäle 20 angeordnet deren jeweils rechte Mündungen in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise in einen Raum 21 einmünden, welcher zwischen der Kreisscheibe 5 und der Kreisscheibe 6 gebildet ist Eine Mittelöffnung 22 der Kreisscheibe 6 befindet sich in Durchdeckung mit einem Axialkanal 23 der Welle 7. Der Kanal 23 ist an eine nicht dargestellte, außerhalb der Kupplung befindliche Druckölquelle angeschlossen. Die jeweils linken Enden der achsparallelen Kanäle 20 stehen in Verbindung mit Radialkanälen 24, die jeweils zu Austrittsöffnungen 25 führen, welche ihrerseits links des Kolbens 19 in den Dämpferzylinder 12,13,14 einmünden, wenn die Kupplung sich in ausgerücktem Zustand befindet Befindet sich die Kupplung in eingerücktem Zustand, dann wird ein öleintritt in den Dämpferzylinder durch die Eintrittsöffnungen 25 hindurch dadurch verhindert daß diese öffnungen von der Abdeckfläche 12' der axialschraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe 10 abgedeckt werden, wie dies aus der unteren Hälfte der Zeichnung ersichtlich ist

In dem Muffenteil 4 des anderen umlaufenden Kupplungsteils sind außerdem achsparallele Kanäle 26 angeordnet deren jeweils rechte Enden in Verbindung mit Kanälen 27 stehen, welch letztere sich in der Kreisscheibe 6 befinden. Diese achsparallelen Kanäle 27 stehen wiederum in Verbindung mit achsparallelen Kanälen 28 eines Flansches T der Welle 7, an welch letzterem die Kreisscheibe 6 befestigt ist. An der äußeren Stirnfläche des Flansches T ist ein ölfangring 29 befestigt, der einen Ringraum bildet in welchem die achsparallelen Kanäle 28 einmünden, öl kann mittels eines ölstrahlrohres 30 in diesen Ringraum eingespritzt werden, welch letzteres an eine in der Zeichnung nicht dargestellte, außerhalb der Kupplung angeordnete Druckölquelle angeschlossen ist Die jeweils linken Enden der achsparallelen Kanäle 26 stehen mit Radialkanälen 31 in Verbindung, welch letztere über jeweils rechts des Kolbens IS angeordnete Austrittsöffnungen 32 in den Dämpferzylinder einmünden, wenn sich die Kupplung in ihrer eingerückten Stellung befindet. Befindet sich die Kupplung in ihrer in der oberen Zeichnungshälfte dargestellten ausgerückten Stellung, so kann über die Austrittsöffnungen 32 kein öl in den Dämpferzylinder eintreten, weil diese durch die Dichtfläche 14' des Ringteiles 14 des Dämpferzylinders in der in der oberen Zeichnungshälfte ersichtlichen Weise abgedeckt werden. Befindet sich die Kupplung in ihrem in der unteren Zeichnungshälfte dargestellten eingerückten Zustand, so liegen die Austrittsöffnungen 32 frei und Drucköl kann in den Dämpferzylinder eintreten. Der Dämpferzylinder ist mit einem Kanal 33 versehen, welcher zu einer gedrosselten Austrittsöffnung 34 führt. Außerdem sind Kanäle 35 und 36 vorgesehen, die ebenfalls zu einer gedrosselten Austrittsöffnung 37 führen.

Befindet sich die Anordnung in Ruhe und ist die Kupplung in der in der oberen Zeichnungshälfte gezeigten Weise ausgerückt, so befindet sich die axialschraubend verschiebbare Kupplungsmuffe 10 in einer durch einen Axialanschlag 38 festgelegten linken Grenzstellung und der an ihr angeordnete Kupplungsaußenzahnkranz U befindet sich links des an dem Axialflansch 1 des einen umlaufenden Kupplungsteils angeordneten Kupplungsinnenzahnkranzcs 2. Die ölaustrittsöffnungen 25 sind in dieser Kupplungsstellung offen und das dem Kanal 23 zugeführte Drucköl kann

folglich in den links des Kolbens 19 befindlichen Dämpferzylinderraum einströmen, indem es über die Kanäle 23 und 22, den Raum 21, die Kanäle 20 und 24 und schließlich über die Austrittsöffnungen 25 zuströmt. Die Austrittsöffnungen 32 sind in dieser Kupplungsstellung durch die Dichtfläche 14' des Ringes 14 abgedeckt.

Drehen sich die beiden umlaufenden Kupplungsteile in einem Relativdrehsinn gegeneinander, so schleifen die Klinken 16 mit Bezug auf den Klinken-Innenzahnkranz 18 und die Kupplung »überholt«. Kehrt sich die Relativdrehrichtung zwischen den beiden umlaufenden Kupplungsteilen um, so greifen die Klinken 16 bei Durchgang dieser umlaufenden Kupplungsteile durch den Drehsynchronismus die Zähne des Klinkenzahnkranzes 18 und die axial-schraubend verschiebbare Kupplungsmuffe 10 wird unter der Wirkung der ineinander eingreifenden Steilgewinde 9 und 15 axialschraubend relativ zum anderen umlaufenden Kupplungsteil 4, 5, 6, 8 nach rechts verschoben, wodurch der an der axial-schraubend verschiebbaren Kupplungs- *° muffe 10 angeordnete Kupplungsaußenzahnkranz 11 in einen genauen einschnäbelnden Eingriff mit dem am Axialflanschteil 1 des einen umlaufenden Kupplungsteils angeordneten Kupplungsinnenzahnkranz 2 kommt. Die Zusammenwirkung dieser einschnäbelnd *5 ineinander eingerückten Kupplungszahnkränze 2 und 11 bewirkt nunmehr in Verbindung mit dem gegenseitigen Eingriff der Steilgewinde 9 und 15, daß die axialschraubend verschiebbare Kupplungsmuffe 10 mit Bezug auf den Axialflanschteil 1 des einen umlaufenden Kupplungsteils in vollen gegenseitigen Eingriff der Kupplungszahnkränze verschoben wird, wobei dann das Ringteil 14 dieser axial-schraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe 10 an der Kreisscheibe 6 anliegt, welch letztere also in der in der unteren Zeichnungshälfte ersichtlichen Weise als Axialanschlag wirkt.

Während der Anfangsphase der Einrückbewegung der axial-schraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe 10 kann das von der Druckölquelle dem Kanal 23 zuströmende Drucköl über die Austrittsöffnungen 25 in den Dämpferzylinder 12, 13. 14 eintreten und verhältnismäßig ungehindert um den Kolben 19 herumströmen, da dann zwischen der Kolbenaußenfläche und dem rechten Teil der Zylinderinnenfläche des Dämpferzylinders ein verhältnismäßig großes Radialspiel vorhanden ist Die auf diese Weise überströmende Ölmenge ist groß genug, um den Dämpferzylinder zu füllen, obwohl über die gedrosselten Austrittsöffnungen 34 und 37 wieder öl aus dem Dämpferzylinder abströmen kann. Wenn sich die axial-schraubend verschiebbare Kupplungsmuffe 10 der Endphase des gegenseitigen Eingriffes der Kupplungszahnkränze nähert kommt der Dämpferzylinder 12,13,14 in eine Stellung, in welcher die Außenfläche des Kolbens 19 in Gleitsitz mit der Zylinderinnenfläche gelangt, wie dies aus der SS unteren Zeichnungshälfte ersichtlich ist Folglich strömt nunmehr kein öl mehr aus dem links des Kolbens 19 befindlichen Zylinderraum in den rechts des Kolbens befindlichen Zylmderraum und das in dem linken ZyKnderraum befindliche öl kann nur noch langsam fiber die ^te gedrosselte Austrittsöffnung 34 austreten, so daß die Endphase der Einrückbewegung der axial-schraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe 10 stark gedämpft wird. Gleichzeitig werden während dieser Endphase der Einrückbewegung der axial-schraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe 10 die Austrittsöffnungen 25 durch die Dichtfläche 12' abgedeckt, so daß nunmehi nicht mehr wie vorher öl in den Dämpferzylinder einströmen kann.

Während der Endphase der Einrückbewegung dei axial-schraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe K werden die Austrittsöffnungen 32 im Muffenteil 4 durch die Dichtflächen 14' freigegeben, so daß sie nun mehl Verbindung mit dem rechts des Kolbens 19 befindlichen Zylinderraum des Dämpferzylinders bekommen Folglich wird das durch das Strahlrohr 30 in den Ringraum des Ölfangringes 29 eingespritzte und infolge der durch den Umlauf des anderen umlaufenden Kupplungsteils unter der Wirkung der Fliehkraft stehende Öl über die Kanäle 28. 27, 26 und 31 den Austrittsöffnungen 32 zugeführt und gelangt von dort in den rechts des Kolbens 19 befindlichen Zylinderraum des Dämpferzylinders. Da die Außenfläche des Dämpferkolbens 19 mit Gleitsitz mit Bezug auf die innere Zylinderwandung des Dämpferzylinders steht bildet der rechts des Kolbens 19 befindliche Zylinderraum eine im wesentlichen geschlossene Kammer, aus welcher öl nur noch über die gedrosselten Austrittsöffnungen 37 abströmen kann. Der Öldruck wirkt also im wesentlichen nur auf die rechte Stirnfläche des Kolbens 19, während der auf die linke Stirnfläche dieses Kolbens wirkende Öldruck infolge der Abströmung von öl über die gedrosselte Austrittsöffnung 34 allmählich abgebaut wird. Hingegen wird wegen der sich fortsetzenden ölzufuhr in den rechts des Kolbens befindlichen Zylinderraum über die Austrittsöffnungen 32 vom ölfangring 29 her der Druck in diesem Zylinderraum aufrechterhalten und dieser Druck wirkt infolgedessen einer axial-schraubenden Verschiebung der axial-schraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe 10 im Ausrücksinne entgegen.

Soll die Kupplung wieder ausrückbar sein, so wird die ölzufuhr zum Ringraum des ölfangringes 29 abgestellt und das in dem rechts des Kolbens 19 befindlichen Zylinderraum des Dämpferzylinders befindliche öl kann über die gedrosselte Abströmöffnung 37 abströmen, so daß nunmehr der auf die Kolbenstirnseite wirkende Öldruck, welcher die Kupplung in eingerücktem Zustand hielt sich allmählich abbaut. Verzögert sich nunmehr das eine umlaufende Kupplungsteil relativ zu dem anderen umlaufenden Kupplungsteil, so bewirkt die Drehmomentumkehr an dem Steilgewinde 9, 15 eine axial-schraubende Verschiebung der axial-schraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe 10 relativ zum anderen imlaufenden Kupplungsteil nach links, wodurch der Kupplungsaußenzahnkranz 11 aus dem Kupplungsinnenzahnkranz 2 ausgedrückt wird und gleichzeitig die axial-schraubend verschiebbare Kupplungsmuffe 10 in ihre in der oberen Hälfte der Zeichnung dargestellte Stellung zurückkehrt Während dieser Ausrückbewegung der axial-schraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe werden die Aastrittsöffnungen 25 von der Dichtfläche 12' freigegeben, so daß das den achsparallelen Kanälen 23 zugefühlte Drucköl in den links des Kolbens 19 befindlichen Zylmderraum des Dämpferzylinders eintreten kanu und diesen im Sinne einer Dämpfung der nächsten Einrückbewegung der Kupplung vorsorglich auffüllen kamt Während der Endphase der Ausrückbewegung der axial-schraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe 10 werden die Austrittsöffnungen 32 wieder von der Dichtfläche 14' abgedeckt Folglich kann nunmehr die ölzufuhr über das Strahlrohr 30 wieder angestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   Ι. Synchronisiereinrichtung für eine schaltbare Zahnkupplung mit einem die Einrückbewegung in S ihrer Endphase dämpfenden hydraulischen Zylinder-Kolben-Dämpfer und mit Mitteln zur Zuführung einer Dämpferflüssigkeit in den Dämpferzylinder, gekennzeichnet durch eine unabhängig von diesen Dämpferflüssigkeilszuführungsmitteln (23, 22. 21, 20, 24, 25) willkürlich betätigbare Einrichtung (29, 30, 28, 27, 26, 31) zur Beaufschlagung einer Seite des Dämpferkolbens (19) mit Flüssigkeitsdruck bei ineinander eingerückten Kupplungszahnkränzen (2, 11) derart, daß dieser Flüssigkeitsdruck einer Kupplungsausrückung entgegenwirkt.
2. 2. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1 für eine schahbare Zahnkupplung mit einer zum Einrücken der Kupplungszahnkränze relativ zu einem der Kupplungsteile verschiebbaren Kupplungsmuffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsmuffe (10) eine Fläche (14') aufweist, die einen Flüssigkeitszuführungskanal (31) während der Endphase der Verschiebung der Kupplungsmuffe .im Sinne einer Kupplungseinrückung selbsttätig zum Dämpferzylinder (12, 13, 14) hin öffnet und bei Verschiebung der Kupplungsmuffe in die ausgerückte Stellung den Flüssigkeitszuführungskanal zum Dämpferzylinder hin abschließt.