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Die
Erfindung handelt von einer Schaltvorrichtung für eine Klauenkupplung, bestehend
aus einer Schaltgabel zum axialen Verschieben eines Kupplungsteiles,
einem Aktuator und einer die Schaltgabel tragenden Aktuatorstange,
wobei der Aktuator ein Fluidzylinder, vorzugsweise ein Druckluftzylinder,
oder ein Solenoid sein kann. Die Klauenkupplung ist für die Sperrung
von Achsdifferentialen oder Längsdifferentialen
in einem Verteilergetriebe für
Kraftfahrzeuge gedacht.
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Derartige
Differentiale mit Klauenkupplungen und gattungsgemäßen Schaltvorrichtungen
sind aus der
DE-OS 41 13 128 bekannt.
Bei der in deren
4 dargestellten Schaltvorrichtung
ist die Schaltgabel mit der Aktuatorstange verschweißt, sie
könnte aber
auch mittels einer Klemmschraube verstellbar mit ihr verbunden sein.
In beiden Fallen hat es sich als nachteilig erwiesen, da Hub und
Hublage des Aktuators nicht genau einstellbar sind.
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Das
kann verschiedene Folgen haben: der Aktuator muß einen unnötig langen Leerweg zurücklegen,
wodurch sich das Einrücken
verzögert;
die Klauenkupplung wird nicht ganz eingerückt, wobei bereits sehr kleine
Abweichungen ein unsauberes Tragbild und mehr Verschleiß ergeben;
Schaltgabel und Aktuatorstange werden mit der vollen Aktuatorkraft
auf Biegung beansprucht, wenn die beiden Kupplungsteile in axialer
Richtung aufeinandertreffen. Es ist also notwendig, Hub und Hublage
genau einstellen zu können.
Wegen der langen Toleranzkette ist die bei der Montage jeder einzelnen
Kupplung notwendige Justierung zumindest der Hublage nur sehr ungenau
möglich.
Auch später
soll eine Nachjustierung leicht möglich sein, um Verschleißerscheinungen
auszugleichen.
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Erfindungsgemäß wird eine
genaue Einstellmöglichkeit
der Hublage und des Hubes des Aktuators dadurch geschaffen, daß an den
Aktuator gabelseitig eine Verstellplatte anschließt, deren
axiale Lage bezüglich
des Gehäuses
mittels eines Gewindes verstellbar ist, wobei die Verstellplatte
einen Anschlag für
die Schaltgabel bildet.
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Durch
die Verstellplatte ist eine sehr einfache und genaue Verstellung
der Hublage gegeben, wie weiter unten beschrieben. Die Tatsache,
daß die
als Anschlag wirkende Verstellplatte die Aktuatorstange umgibt,
bewahrt die Aktuatorstange vor Biegemomenten und Verschleiß. Nur durch
ihre genaue Einstellbarkeit kann ein axiales Anschlagen der Kupplungsklauen
(das das Biegemoment verursacht) auch wirklich verhindert werden.
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In
einer vorteilhaften Ausbildung schließt an das Verstellstück an der
der Schaltgabel abgewandten Seite ein zweiter Anschlag an, der mit
einer ersten Schulter der Aktuatorstange im Inneren des Aktuators
zusammenwirkt. Auf diese Weise ist mit minimalem Aufwand ein genauer
Anschlag in beiden Bewegungsrichtungen gegeben. Somit ist Hublage
und Hub genau einstellbar. Dadurch kann minimaler Leerhub und daher
kürzeste
Einrückdauer
erreicht werden, bei elektronischer Kupplungssteuerung sehr erwünscht.
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Wenn
in Weiterbildung der Erfindung der zweite Anschlag von einem die
Aktuatorstange umgebenden getrenntem Anschlagring gebildet wird,
ist der Aktuator bei vereinfachter Herstellung und Lagerhaltung
für verschiedene
Kupplungen geeignet bzw im Versuchsstadium leicht anpaßbar. Durch
die Möglichkeit
der genauen Justierung mittels der Verstellplatte kann sogar bei
in beiden Richtungen wirkenden Aktuatoren die Schaltgabel fest mit
der Aktuatorstange verbunden sein.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bei
einfachwirkendem Aktuator und einer diesem entgegenwirkenden Druckfeder
ist die Anordnung so getroffen, daß die Aktuatorstange eine zweite
Schulter aufweist, die der einen Seite der Schaltgabel zugewandt
ist und auf die andere Seite der Schaltgabel eine die Aktuatorstange umgebende
Druckfeder wirkt. Bei dieser Anordnung ist keine feste Verbindung
zwischen Schaltgabel und Aktuatorstange mehr notwendig, die Schaltgabel wird
von der zweiten Schulter in die eine Richtung geschoben, und von
der Druckfeder in die andere. Das vereinfacht die Montage und erlaubt
es der Schaltgabel, sich durch Schwenken um die Längsachse
der Aktuatorstange bezüglich
der Ringnut, in die sie eingreift, optimal selbst einzustellen.
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Die
Erfindung handelt auch von einem Verfahren zum Einstellen von Hub
und Hublage eines Aktuators der Schaltgabel einer Klauenkupplung,
wobei an den Aktuator gabelseitig ein Verstellstück anschließt, dessen axiale Lage bezüglich des
Gehäuses
mittels eines Gewindes verstellbar ist, und wobei die Gabel in eine
Ringnut eines der Kupplungsteile eingreift.
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Erfindungsgemäß besteht
das Verfahren darin, zuerst den erforderlichen Hub zu berechnen.
Dabei braucht aber nur das Spiel der Gabel in der Ringnut berücksichtigt
zu werden, weil beim nächsten Schritt
die Schaltgabel in eine Stellung gebracht wird, in der die beiden
Kupplungsteile Zahn auf Zahn stehen. Dadurch werden alle anderen
Toleranzen der Toleranzkette von selbst berücksichtigt. Dann wird das Verstellstück zuerst
bis an die Schaltgabel und dann wieder um den erforderlichen Winkel
auswärts geschraubt,
der dem Axialspiel der ausgerückten Kupplung
entspricht und gegen Verdrehen gesichert ist. Der so sehr genau
berechnete Hub braucht dann nur bei der Bearbeitung des zweiten
Anschlages des Verstellstückes
realisiert zu werden.
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In
Weiterbildung des Verfahrens für
getrennten Anschlagring kann dieser vor dem Einbau von Aktuator
und Gabel auf die entsprechende Länge bearbeitet werden.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben
und erläutert.
Es stellen dar:
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1 die
erfindungsgemäße Schaltvorrichtung
in einer ersten Ausführungsform,
im Längsschnitt;
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2 die
erfindungsgemäße Schaltvorrichtung
in einer zweiten Ausführungsform,
im Längsschnitt;
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3 die
erfindungsgemäße Schaltvorrichtung
in einer dritten Ausführungsform,
im Längsschnitt.
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In 1 ist
ein Teil des Gehäuses
eines Achsdifferentiales mit 1 bezeichnet, es könnte sich aber
auch um das Gehäuse
eines Längsdifferentiales,
beispielsweise als Teil eines Verteilergetriebes handeln. Das Gehäuse ist
längs einer
Teilfuge geteilt, die normal zur Bildebene verläuft und deren Spur mit 2 bezeichnet
ist. Auf der im Bild rechten Seite des Gehäuses 1 ist ein Achsrohr 3 mit
einem Flanschring 4 in das Gehäuse 1 eingeschweißt oder
eingeschraubt, es weist im Bereich der Schaltgabel eine Ausnehmung 5 auf.
Vor oder über
dem Achsrohr 3 ist am Gehäuse 1 ein Flansch 6 mit
Innengewinde 9 ausgebildet.
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Auf
der linken Seite des gezeigten Gehäuseteiles ist das nicht dargestellte
Differential angeordnet. Dessen Differentialkorb 7 setzt
sich in einem manschettenförmigen
ersten Kupplungsteil 8 fort und endet in Kupplungsklauen 11 einer
Stirnklauenkupplung. Dieser erste Kupplungsteil 8 ist in
Wälzlagern gelagert,
von denen nur das Wälzlager 12 dargestellt ist.
Es stützt
sich in axialer Richtung an einem Spannring 13 ab. Aus
dem nicht dargestellten Differential führt eine Achswelle 14 heraus,
die mit einer Keilverzahnung 15 versehen ist. Jenseits
des Differentiales (auf der linken Seite) schließt noch eine zweite nicht mehr
dargestellte Achswelle an.
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Das
Differential ist durch formschlüssige
Verbindung der Kupplungsteile 8,16 sperrbar. Zur
Sperrung des Differentiales genügt
es, den Differentialkorb 7 mit einer einzigen Achswelle,
eben der Achswelle 14 zu verbinden.
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Ein
zweiter Kupplungsteil 16 ist eine auf der Keilverzahnung 15 der
Achswelle 14 verschiebbare Muffe. Sie weist in die Klauen 11 des
ersten Kupplungsteiles 8 passende Klauen und eine Ringnut 17 auf,
in die eine Schaltgabel 18 mit ihrem Gabelteil 19 eingreift.
Am anderen Ende der Schaltgabel 18 ist eine Nabe 20 ausgebildet,
deren dem Flansch 6 zugekehrten Seite eine achsnormale
Fläche 21 aufweist.
In den Flansch 6 ist ein Aktuator 22 befestigt. Er
besteht aus einem in den Flansch 6 eingeschraubten Gehäuse 23,
aus einem Kolben 24 und einer Aktuatorstange 25,
die sich außerhalb
des Aktuators fortsetzt und von der Nabe 20 der Schaltgabel 18 umfangen
wird.
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In
den Flansch 6 ist an den Aktuator 22 anschließend ein
Verstellstück 26 eingeschraubt,
es weist beispielsweise Bohrungen 27 für den Eingriff eines Werkzeuges
zum Verstellen auf. Das Verstellstück 26 bildet auf seiner
der Schaltgabel 18 zugekehrten Seite eine erste Anschlagfläche 30,
die mit der achsnormalen Fläche 21 der
Nabe 20 zusammenwirkt, wenn die Kupplung ausgerückt ist,
das ist die strichliert eingezeichnete Stellung. Auf der anderen
Seite des Verstellstückes 26 schließt ein Anschlagring 33 an,
der als zweiter Anschlag des Verstellstückes dient und mit einer ersten
Schulter 34 der Aktuatorstange zusammenwirkt, wenn die
Kupplung eingerückt
ist, entsprechend der in starken Linien gezeigten Stellung der Schaltgabel 18.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist
die Aktuatorstange noch eine zweite Schulter 35 auf, die
ebenfalls mit der achsnormalen Fläche 21 der Nabe 20 zusammenwirkt.
Die Aktuatorstange 25 ist an ihrem vom Aktuator 22 abgewandten
Ende in einer Bohrung 36 des Gehäuses 1 geführt. Zwischen dem
Gehäuse
und einer achsnormalen Fläche 38 der Nabe 20 der
Schaltgabel 18 wirkt eine Druckfeder 37.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt
es sich um einen einfach – im
Einrücksinn – wirkenden
Aktuator, was durch den Anschluß 31 für das Druckmedium
angedeutet ist. Die Feder 37 rückt die Kupplung aus, wenn über diese
kein Drehmoment übertragen
wird. Die Nabe 20 wird somit von der Feder 37 an
die Schulter 35 gedrückt.
Damit ist eine ausreichende Verbindung hergestellt und die Nabe 20 braucht
nicht fest mit der Aktuatorstange 25 verbunden zu sein,
ein leichter Schiebesitz genügt. Die
Vorteile der Erfindung sind weitgehend dieselben, wenn der Aktuator 22 doppelt
wirkend ausgebildet und die Nabe 20 fest mit der Aktuatorstange 25 verbunden
ist, von der freien Einstellbarkeit der Schaltgabel 18 um
die Achse der Aktuatorstange 25 abgesehen.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Aktuator 22 ein pneumatischer Zylinder, er könnte jedoch
ebensogut ein hydraulischer Zylinder oder auch ein elektromagnetisches
Solenoid sein.
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Die
Ausführungsform
der 2 unterscheidet sich davon nur durch die andere
Ausbildung des Verstellstückes.
Hier weist das Verstellstück 40 einen mit
diesem einstückig
ausgebildeten Kragen 41 als zweiten Anschlag für die Schulter 34 der
Aktuatorstange 25 auf. Die Verstellung des Verstellstückes gemeinsam
mit dem gesamten vormontierten Aktuator 22 (Aktuatorgehäuse 23 und
Verstellstück 40 werden
vorher durch Verschrauben des Aussengewindes 42 mit dem
Innengewinde 43 des Aktuatorgehäuses 23 fest miteinander
verbunden) gegenüber
dem Gehäuse 1 wird
hier durch einschrauben des Aktuatorgehäuses 23 in das Innengewinde 9 erreicht.
Auf diese Weise kann die Hublage auch von außen verstellt werden. Die Sicherung
erfolgt mittels einer Kontermutter 44. Die erste Anschlagfläche 46 wirkt
wieder in der bereits beschriebenen Weise mit der Nabe 20 und
die zweite Anschlagfläche 34 direkt
mit dem Kragen 41 zusammen.
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Die
in 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich
von der der 1 wieder durch das Verstellstück 50.
Es ist hier fest mit dem Aktuator 22 verschraubt und mittels
des Gewindes 51 in den Flansch 6 des Gehäuses 1 eingeschraubt
und mit einer Kontermutter 52 gesichert. Hier weist das
Verstellstück 50 einen
sich nach innen erstreckenden und mit dem Gewinde 51 versehenem
Kragen 54 auf, der wieder in der ersten Anschlagfläche 53 für die Nabe 20 endet.
Auf seiner dem Aktuator 22 zugewandten Seite ist eine zweite
Anschlagfläche 55 ausgebildet,
die mit einer Schulter 56 der Aktuatorstange 25 zusammenwirkt.
Auch in den 2 und 3 ist die
ausgerückte
Stellung dünn
strichliert eingezeichnet und die Bezugszeichen sind durch Hinzufügung eines
Apostroph gekennzeichnet.
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Das
Einstellen der Stellvorrichtung der Montage wird nun anhand der 1 erläutert:
Zuerst
wird aus der Höhe
der Klauen 11 in axialer Richtung und dem Spiel zwischen
Gabel 19 und Ringnut 17 der erforderliche Hub
berechnet und der Anschlagring 33 in einer Länge ausgeführt, die,
vermehrt um die Breite des Verstellstückes in Verstellrichtung genau
dem berechneten Hub entsprechen. Dabei hat der getrennte Anschlagring
den Vorteil, daß seine
Länge leicht
veränderbar
ist, ohne daß das Verstellstück selbst
bearbeitet werden müßte.
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Um
die Verstelleinrichtung zu montieren, wird zuerst das Verstellstück 26 eingeschraubt
und die Aktuatorstange durch das Verstellstück 26, die Nabe 20 der
Gabel 18 und die Feder 37 hindurch in das Gehäuse eingesteckt.
Dann wird die Schaltgabel 18 mit dem zweiten Kupplungsteil 16 im
Bild nach links gerückt,
bis die Klauen 11 der beiden Kupplungsteile 8,16 einander
berühren.
Es ist wesentlich, daß das
die Stellung ist, in der die Kupplung nicht eingerückt werden
kann, weil die Klauen sozusagen Kopf auf Kopf stehen. In dieser
Stellung, die als Eichstellung bezeichnet werden kann, ist das Spiel
zwischen Gabel 19 und Ringnut 17 auf einer Seite
ausgeschöpft
und alle Toleranzen der Toleranzenkette, die von der Gabel 18 über die
Kupplungsteile 16,8, das Wälzlager 12, das Gehäuse 1 und
die Aktuatorstange 25 bzw das Verstellstück 26 reicht,
berücksichtigt.
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Nun
wird das Verstellstück 26 zuerst
im Bild nach links verschraubt, bis die erste Anschlagfläche 30 des
Verstellstückes
an der achsnormalen Fläche 21 der
Nabe 20 anliegt und dann um das erwünschte sehr geringe axiale
Spiel der ausgerückten
Klauen wieder um einen bestimmten Winkel, der in der Regel weniger
als eine ganze Umdrehung ausmacht, nach außen gedreht und gegen weiteres
Verdrehen gesichert. Nun befindet sich das Verstellstück 26 in
der in 1 in Vollinie gezeigten Stellung, das Kupplungsteil 16 und
die Schaltgabel 18 in einer strichliert gezeigten Stellung.
Durch die zwischendurch eingenommene Eichstellung ist jetzt die
gewünschte
Hublage unter Berücksichtigung
aller Toleranzen und Spiele eingestellt. Nun wird noch das Aktuatorgehäuse 23 ebenfalls
in das Innengewinde 9 eingeschraubt und mit dem gesicherten
Verstellstück 26 gekontert.
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Die
automatische und elektronische Ansteuerung der Kupplung erfordert
jedenfalls eine genaue vorherige Auslegung von Hub und Hublage.
Dadurch und durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Betätigungsvorrichtung
sind bei der Montage keinerlei Meßgeräte oder Lehren mehr erforderlich.