DE2601255C3 - Zahnkupplung mit hydraulischem Dämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnkupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Solche Zahnkupplungen können als synchrone selbstschaltende Zahnkupplungen ausgebildet sein, wie sie beispielsweise in der FR-PS 22 06 817 beschrieben sind. Derartige Zahnkupplungen weisen einen eine Schaltmuffe aufweisenden Selbstschaltmechanismus auf, dessen Schaltmuffe bei Durchgang der zu kuppelnden Wellen durch den Synchronismus in einem Relativdrehsinn zwangläufig relativ zu einem umlaufenden Kupplungsteil derart axial verschoben wird, daß dadurch die Einrückung der Kupplungszahnkränze eingeleitet wird.

Bei der bekannten Zahnkupplung wirkt die der ersten Zylinderkammer über den ersten Flüssigkeitszuführungskanal zugeführte Dämpfungsflüssigkeit einer Kupplungsausrückbewegung entgegen, so daß die Kupplung das Bestreben hat, eingerückt zu bleiben. Die Zahnkupplung ist jedoch so eingerichtet, daß diese Flüssigkeit, welche die Kupplung in eingerücktem Zustand zu halten sucht, aus der sie beherbergenden ersten Zylinderkammer allmählich auslecken kann, so daß bei Unterbrechung der Flüssigkeitszufuhr zu dieser ersten Zylinderkammer in Vorbereitung einer beabsichtigten Kupplungsausrückung der in dieser ersten Zylinderkammer herrschende Flüssigkeitsdruck sich allmählich abbaut und eine ungehinderte Kupplungsausrückung ermöglicht. Die bekannte Kupplung ist außerdem auch noch so eingerichtet, daß die zwecks Dämpfung der Endphase der Kupplungs-Einrückbewegung der zweiten Dämpferzylinderkammer zugeführte Flüssigkeit kurz vor Erreichung der voll eingerückten Kupplungsstellung abgesperrt wird, und außerdem sind Vorkehrungen getroffen, daß diese zwecks Dämpfung der Kupplungs-Einrückbewegung der zweiten Dämpferzylinderkammer zugeführte Flüssigkeit aus dieser sie aufnehmenden Zylinderkammer wieder auslecken kann. Wenn die Kupplung eingerückt ist, herrscht also auf der dieser zweiten Zylinderkammer zugeordneten Kolbenseite, die hier der Einfachheit halber als »Dämpfungsseite« bezeichnet werden soll, im wesentlichen kein Flüssigkeitsdruck.

Die Ausmündungen des ersten bzw. des zweiten Flüssigkeitszuführungskanals sind bei der bekannten Kupplung jeweils in axial beiderseits an den Dämpferkolben angrenzenden zylindrischen Außenflächen eines den Dämpferkolben tragenden, den Dämpferzylinderraum radial innen begrenzenden Kupplungsteils so angeordnet und die mit diesen Zylinderflächen zusammenwirkenden hohlzylindrischen Gegenflächen eines die Stirnwandungen des Dämpferzylinders bildenden anderen Kupplungsteils sind so angeordnet und bemessen, daß bei ausgerückter Kupplung die Ausmündung des der ersten Zylinderkammer zugeordneten ersten Flüssigkeitszuführungskanals durch die eine Hohlzylinderfläche und daß bei eingerückter Kupplung die Ausmündung des der zweiten Zylinderkammer zugeordneten zweiten Flüssigkeitszuführungskanals durch die andere Hohlzylinderfläche abgedeckt ist. Folglich kann bei ausgerückter Kupplung keine Dämpfungsflüssigkeit in die erste Zylinderkammer gelangen, während bei eingerückter Kupplung keine Dämpfungsflüssigkeit in die zweite Zylinderkammer gelangen kann. Infolgedessen besteht aus den oben angegebenen Gründen über die erwähnte Ausleckmöglichkeit hinaus auch keine Möglichkeit, den in der ersten Zylinderkammer herrschenden, die Kupplung in eingerücktem Zustand haltenden Haltedruck auszugleichen oder abzubauen. Wird die Kupplung ausgerückt, so kann der zweiten Zylinderkammer so lange keine Dämpfungsflüssigkeit zugeführt werden, wie die hohlzylindrische Fläche der betreffenden Stirnwand des Dämpferzylinders die Ausmündung des zweiten Flüssigkeitszuführungskanals nicht freigegeben hat. Folgt also auf eine teilweise oder volle Ausrückung der Kupplung schnell eine weitere Kupplungseinrückung, so ist der in der zweiten Zylinderkammer herrschende Flüssigkeitsdruck nicht groß genug, um die Kupplungseinrückbewegung dämpfen zu können. Mit anderen Worten: Wird die Kupplung ausgerückt, so dauert es eine gewisse Zeitspanne, bis sich auf der Dämpfungsseite des Dämpferkolbens wieder ein Flüssigkeitsdruck aufgebaut hat, was zur Folge hat, daß nur wenig oder gar keine Einrückungsdämpfung eintritt, wenn schnell auf eine volle oder auch nur teilweise Kupplungsausrückung eine Wiedereinrückung der Kupplung folgt.

Durch die Erfindung soll folglich die Aufgabe gelöst werden, eine Zahnkupplung mit hydraulischem Dämpfer der eingangs dargelegten allgemeinen Bauart so zu verbessern, daß die Dämpfung der Einrückbewegung der Kupplung auch dann sichergestellt ist, wenn das Wiedereinrücken kurz nach einer vollen oder auch nur teilweisen Ausrückbewegung erfolgt.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Zahnkupplung mit hydraulischem Dämpfer nach dem Oberbegriff des Patentanspruches, gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches unter Schutz gestellte Merkmalskombination gelöst.

Die erfindungsgemäße Zahnkupplung bringt gegenüber Zahnkupplungen der eingangs dargelegten bekannten. Art den technischen Fortschritt, daß die Dämpfung der Kupplungseinrückbewegung unter allen

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Lmständen sichergestellt ist, also auch dann, wenn kurz vor dem Einrücken eine volle oder teilweise Ausrückbewegung der Kupplung stattgefunden hat, so daß die Gefahr einer Beschädigung von Kupplungsteil durch ungedämpfte Einrückbewegungen der Kupplung praktisch völlig ausgeschaltet ist.

Die Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zahnkupplung mit hydraulischem Dämpfer in ihren Einzelheiten beispielsweise beschrieben. In den Zeichnungen stellen

F i g. 1 einen schematischen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Zahnkupplung mit hydraulischem Dämpfer, dessen obere Hälfte die Kupplung in ausgerückten Zustand zeigt, während seine untere Hälfte die Kupplung in eingerücktem Zustand wiedergibt, und

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Schemaansicht der in F i g. 1 dargestellten Zahnkupplung mit zugehörigem Druckflüssigkeitsquellen und Druckflüssigkeitsleitungen.

Die in den Zeichnungen dargestellte Zahnkupplung weist eine mit einem Kupplungsinnenzahnkranz 2 und einem Klinkeninnenzahnkranz 3 versehene Muffe 1 auf, deren Flansch 4 an einen Flansch 5 angeschraubt ist, welch letzterer einen Teil einer Welle 6 bildet. Eine Muffe 7 ist am Umfang einer Kreisringscheibe 8 gebildet, welch letztere an einem Flansch 9 angeschraubt ist, der seinerseits einen Teil einer Welle 10 bildet. Die Muffe 7 ist mit einem inneren, rechtsgängigen Steilgewinde 11 versehen, in welches ein entsprechendes Außensteilgewinde einer Muffe 13 eingreift, die einstückig mit Kreisringscheiben 14 und 15 und einer weiteren Muffe 16 zusammenhängt. Die Teile 13,14,15 und 16 bilden zusammen die Schaltrnuffe der Kupplung. An der Muffe 16 ist ein Kupplungs-Außenzahnkranz 17 gebildet und außerdem sind an der Muffe 16 Klinkenzapfen 18 befestigt, auf welchen Schaltklinken 19 gelagert sind. In F i g. 1, von links gesehen, weisen die Klinkennasen der Schaltklinken 19 in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Schaltmuffe ist axial verschiebbar auf einer Muffe 20 gelagert, welch letztere mittels einer Kreisscheibe 21 zusammen mit der Muffe 7 und der Kreisringscheibe 8 am Flansch 9 der Welle 10 befestigt ist. In dem in der oberen Hälfte in F i g. 1 dargestellten ausgerückten Zustand der Kupplung Hegt ein Innenbund der Muffe 16 an einem durch einen Außenbund der Muffe 20 gebildeten Axialanschlag 23 an.

Die Teile 13, 14 und 15 der Schaltmuffe bilden zusammen einen ringförmigen Dämpferzylinder, in welchen ein ringförmiger Kolben hineinragt, welch letzterer durch einen äußeren Radialflansch 24 der Muffe 20 gebildet wird, der den Dämpferzylinderraum in eine erste Zylinderkammer Λ und eine zweite Zylinderkammer B unterteilt. Die innere Ausgestaltung des Dämpferzylinders ist so gewählt, daß, wenn der Dämpferkolben 24 sich in der Nähe des rechten Endes des Dämpferzylinders befindet, wie dies in der oberen Hälfte der F i g. 1 dargestellt ist, in dieser Stellung um den Dämpferkolben herum so viel Zwischenraum verbleibt, daß die in den Dämpferzylinder befindliche Dämpfungsflüssigkeit verhäHni-'Viäßig frei von einer Kolbenseite zur anderer Kolbenseite strömen kann, während, wenn der Kolben sich in der Nähe des linken Endes des Dämpferzylinders befindet, wie dies in der unteren Hälfte in Fig.! dargestellt ist. zwischen der Außenfläche des Dämpferkolbens und der Zylinderbohrung ein enger Schiebesitz besteht, so daß die Dämpfungsflüssigkeit bei dieser Kolbenstellung von einer Kolbenseite zur anderen Kolbenseite nur gedrosselt hindurchlecken kann. In der Kreisringscheibe 14 ist eine Leckdüse 25 angeordnet, durch welche die in der linken, zweiten Zylinderkammer B des Dämpferzylinders befindliche Dämpfungsflüssigkeit ebenfalls auslekken kann.

Befindet sich die Kupplung in ausgerücktem Zustand, so verbleibt zwischen der rechten Stirnfläche des Dämpferkolbens 24 und der linken Stirnfläche der Kreisringscheibe 15 ein die erste Zylinderkammer A darstellender Spalt. In diesen Spalt münden Radialkanäle 26 ein, die ihrerseits Verbindung mit ersten Flüssigkeitszuführungskanälen 27,28 und 29 haben. Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, steht der Zuführungskanal 29 mit einem Axialkanal 30 einer Rohrkupplung 31 in Verbindung, welch letztere flüssigkeitsdicht einerseits in einer Kammer 32 des Endes der Welle 10 und andererseits in einer Kammer 33 gelagert ist, die ihrerseits in einem ortsfesten Bauteil 34 gebildet ist Der Axialkanal 30 dieser Rohrkupplung 31 setzt sich in einen Kanal 35 des ortsfesten Bauteils 34 fort, welch letzterer über ein Rohr 36 an eine Druckölquelle 37 angeschlossen ist.

Wie weiter aus der oberen Hälfte der F i g. 1 ersichtlich ist, münden Radialkanäle 38 der Muffe 20 in die links des Dämpferkolbens 24 befindliche zweite Zylinderkammer B des Dämpferzylinders. Diese Radialkanäle 38 sind mit zweiten Zuführungskanälen 39, 40 und 41 verbunden. Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß der Zuführungskanal 41 mit einem Ringraum 42 verbunden ist, der durch eine Umfangsnut der Rohrkupplung 31 gebildet wird. Dieser Ringraum 42 ist über achsparallele Kanäle 43 der Rohrkupplung 31 mit einem weiteren Ringraum 44 verbunden, welch letzterer ebenfalls durch eine Umfangsnut der Rohrkupplung 31 gebildet ist. Über einen Kanal 45 und ein Rohr 46 ist der Ringraum 44 an eine Druckölquelle 47 angeschlossen. Im Rohr 46 ist ein Absperrventil 48 angeordnet, durch dessen Betätigung die Verbindung zwischen der Druckölquelle 47 und dem Rohr 46 nach Wahl hergestellt oder unterbrochen werden kann.

Nunmehr wird die Wirkungsweise der Anordnung beschrieben. In dem in der oberen Hälfte der F i g. 1 dargestellten ausgerückten Zustand der Kupplung befindet sich der Kupplungs-Außenzahnkranz 17 links von dem Kupplungs-Innenzahnkrani 2 und die Schaltklinken 19 befinden sich in einer gemeinsamen Radialebene mit dem Klinken-Innenzahnkranz 3, so daß sie mit diesem zusammenwirken. Der Innenbund 22 der Schaltmuffe liegt in diesem Zustand an dem Axialanschlag 23 an.

Es sei nun angenommen, daß die Welle 10 stillstehe und daß die Welle 6, in F i g. 1 von links gesehen, entgegen dem Uhrzeigersinn umlaufe. Dann ratschen die Zähne des Klinken-Innenzahnkranzes 3 in bezug auf die Schaltklinken 19.

Wird die Welle 10 in gleichem Drehsinn beschleunigt, in welchem die Welle 6 umläuft und versucht die Welle 10, die Welle 6 zu überholen, so greifen die Schaltklinken 19 die Zähne des Klinken-lnnenzahnkranzes 3, und die Schaltmuffe wird unter der Wirkung der ineinandergreifenden Steilgewindegänge 11 und 12 relativ zur Muffe 7 axial-schraubend nach rechts verschoben, wodurch der Kupplungs-Außenzahnkranz 17 in einen genauen anschnäbelnden Eingriff mit dem

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Kupplungs-Innenzahnkranz 2 kommt. Dieser anschnäbelnde gegenseitige Eingriff der Kupplungszahnkränze 2 und 17 bewirkt sodann in Verbindung mit dem gegenseitigen Eingriff der Steilgewindegänge 11 und 12, daß die Schaltmuffe in eine Stellung gezogen wird, in welcher die. Kupplungszahnkränze 2 und 17 voll ineinander eingerückt sind und in welcher die Schaltmuffe sodann an einem Axialanschlag anliegt, der durch die linke Stirnfläche der Kreisringscheibe 8 gebildet wird. Die Kupplung befindet sich nunmehr in der in der unteren Hälfte der Fig. 1 dargestellten eingerückten Stellung.

Wird bei ausgerückter Kupplung das Absperrventil 48 in Sperrstellung gehalten, so wird den Radialkanälen 38 kein Drucköl zugeführt. Drucköl kann jedoch ständig aus der Druckölquelle 37 zu den Radialkanälen 26 gelangen und folglich über diese Radialkanäle in den Dämpferzylinder einströmen. Wegen des bei ausgerückter Kupplung großen Radialspiegels zwischen der zylindrischen Außenfläche des Dämpferkolbens 24 und der ihr gegenüberliegenden zylindrischen Innenfläche des Dämpferzylinders kann das einströmende Drucköl verhältnismäßig frei aus der rechts des Dämpferkolbens 24 gelegenen ersten Zylinderkammer A um den Dämpferkolben 24 herum in die links des Dämpferkolbens befindliche zweite Zylinderkammer B einströmen, so daß also der Dämpferzylinder beiderseits des Dämpferkolbens 24 mit Drucköl gefüllt ist, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher das öl aus der Druckölquelle 37 in den Dämpferzylinder einströmt, größer ist als die Geschwindigkeit, mit welcher das öl über die Leckdüse 25 aus dem Dämpferzylinder abströmen kann. Rückt also nunmehr die Kupplung ein, so wird wegen des verhältnismäßig freien Durchganges des Öles um den Dämpferkolben 24 herum der Einrückbewegung der Schaltmuffe seitens des Dämpfers nur ein verhältnismäßig geringer Widerstand entgegengesetzt. Während der Endphase dieser Einrückbewegung gelangt jedoch der Dämpferkolben 24 in denjenigen Bereich der Zylinderbohrung, in welchem zwischen der Außenfläche des Dämpferkolbens und der Zylinderbohrung ein enger Schiebesitz herrscht, so daß nunmehr der ölstrom von der links des Dämpferkolbens 24 befindlichen zweiten Zylinderkammer B in die rechts dieses Kolbens befindliche erste Zylinderkammer A hinein stark gedrosselt wird und das in der links des Kolbens befindlichen zweiten Zylinderkammer B befindliche öl im wesentlichen in dieser Kammer eingeschlossen wird und nur noch durch die Leckdüse 25 und durch den soeben erwähnten engen Schiebesitz zwischen Kolbenaußenfläche und Zylinderbohrung aus dieser zweiten Zylinderkammer B abströmen kann. Infolgedessen verläuft die Endphase der Einrückbewegung der Kupplung gedämpft.

Befindet sich die Kupplung in ihrem voll eingerückten Zustand, wie dies in der unteren Hälfte der Fig. 1 dargestellt ist, dann ist auch das in der rechts des Dämpferkolbens 24 gelegenen ersten Zylinderkammer A befindliche öl in einer im wesentlichen geschlossenen Kammer eingeschlossen, deren Leckverluste mittels der Druckölquelle 37 ersetzt werden. Folglich wird die Kupplung durch den Druck des in der rechts des Dämpferkolbens 24 gelegenen ersten Zylinderkammer A befindlichen Öls in eingerücktem Zustand gehalten.

Soll die Kupplung ausgerückt werden, was durch Verzögerung des Umlaufes der Welle 10 relativ zur Welle 6 ausgelöst wird, so wird zuvor oder gleichzeitig das Absperrventil 48 geöffnet und dadurch eine

ίο Verbindung zwischen der Druckölquelle 47 und den Radialkanälen 38 hergestellt.

Folglich wird nunmehr in die links des Dämpferkolbens 24 gelegene zweite Dämpferzylinderkammer B mehr Drucköl eingespeist, als aus dieser zweiten Zylinderkammer B über die Leckdüse 25 auslecken kann. Die Druckverhältnisse können so gewählt werden, daß der in der links des Dämpferkolbens 24 befindlichen zweiten Dämpferzylinderkammer B herrschende Druck entweder gleich oder höher als der in der rechts des Dämpferkolbens gelegenen ersten Zylinderkammer A herrschende Druck wird, so daß bei Verzögerung der Welle 10 die Schaltmuffe 13, 14, 15, 16 sich unter der Wirkung des gegenseitigen Eingriffes der Kupplungszahnkränze 2 und 17 und des gegenseitigen Eingriffes der Steilgewindegänge 11 und 12 verhältnismäßig frei axial-schraubend nach links verschieben kann, wodurch der Kupplungs-Außenzahnkranz 17 aus dem Kupplungs-Innenzahnkranz 2 ausgerückt wird und wobei diese Ausrückbewegung der Schaltmuffe durch den Axialanschlag 23 begrenzt wird. Ist die Kupplung voll ausgerückt, dann wird das Absperrventil 48 geschlossen, so daß die Druckölzufuhr in die links des Dämpferkolbens 24 gelegene zweite Dämpferzylinderkammer B hinein unterbrochen wird. Die Druckölzufuhr aus der Druckölquelle 37 in die rechts des Dämpferkolbens 24 gelegene erste Dämpferzylinderkammer A hinein setzt sich jedoch in einem Maße fort, daß dieser ersten Zylinderkammer A mehr Drucköl zugeführt wird, als über den Ringspalt zwischen dem Dämpferkolben 24 und der Dämpferzylinderwandung in die links des Dämpferkolbens gelegene zweite Zylinderkammer B hinein überströmen und aus dieser über die Leckdüse 25 und die Mündungen der Radialkanäle 38 abströmen kann. Hat also die Schaltmuffe beim Ausrücken der Kupplung eine Stellung erreicht, in welcher der Ringraum zwischen der Außenfläche des Dämpferkolbens 24 und der Dämpferzylinderbohrung weit ist, se kann das in der rechts des Dämpferkolbens 24 befindlichen ersten Dämpferzylinderkammer A befind· liehe Drucköl in der soeben beschriebenen Weise verhältnismäßig frei um den Däpferkolben herum in die links desselben befindliche zweite Dämpferzylinder kammer B hineinströmen und diese füllen. Erfolgt alsc nunmehr kurz nach der Kupplungsausrückung eine erneute Kupplungs-Wiedereinrückung, so wird in de letzten Phase der Einrückbewegung der Schaltmuffi diese ölmenge in dem Bereich der engeren Zylinder bohrung eingeschlossen und folglich die Einrückbewe gung sofort gedämpft.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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   Patentanspruch:

   Zahnkupplung mit einem hydraulischen Dämpfer zur Dämpfung der Endphase der Kupplungseinrückbewegung, dessen Dämpferkolben den Dämpferzylinderraum in eine erste Zylinderkammer, deren Volumen sich bei Kupplungsreinrückung vergrößert, und in eine zweite Zylinderkammer unterteilt, deren letzteres Volumen sich bei Kupplungseinrückung verkleinert und dessen Dämpferzylinderraum so geformt ist, daß bei ausgerückter Kupplung die Dämpferflüssigkeit zwischen der ersten und der zweiten Zylinderkammer um den Dämpferkolben herumströmen kann, während die beiden Zylinderkammern bei eingerückter Kupplung im wesentlichen gegeneinander abgeschlossen sind, und mit jeweils dieser ersten und dieser zweiten Zylinderkammer zugeordneten ersten und zweiten Flüssigkeitszuführungskanälen, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Flüssigkeitszuführungskanal (29, 28, 27, 26) so angeordnet ist, daß er bei eingerückter Kupplung mit der ersten Zylinderkammer (Λ) verbunden bleibt und die Dämpferflüssigkeit darin einen Haltedruck aufbaut, und daß der zweite Flüssigkeitszuführungskanal (41, 40, 39, 38) so angeordnet ist, daß er bei eingerückter Kupplung derart mit der zweiten Zylinderkammer (B) verbunden bleibt, daß die Dämpferflüssigkeit in letzterer einen dem Haltedruck entgegenwirkenden Flüssigkeitsdruck aufbauen kann.