Selbstschaltende Synchronkupplung Das Hauptpatent Nr. 413 514 bezieht sich auf eine selbstschaltende Synchronkupplung mit Kupplungszäh nen, einem antriebsseitigen Kupplungsglied, einem ab- triebsseitigen Kupplungsglied und einem Betätigungsme chanismus, der beim Durchgang der Kupplungsglieder durch den Synchronbereich der Rotation in Funktion tritt und der ein Zwischenglied aufweist, welches gegen über einem der Kupplungsglieder eine Schraubbewegung ausführen kann und dadurch einen mindestens teilweisen gegenseitigen Eingriff der in Eingriff zu bringenden Kupplungszähne bewirkt,
und mit einer zur Dämpfung der Bewegung des Zwischengliedes dienenden Dämp- fungsvorrichtung mit einem Kolben und einem Zylinder, welche Synchronkupplung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Zylinder auf einer Seite des Kolbens geschlossen und auf der anderen Seite des Kolbens mit einer Flüssigkeitszuleitung versehen ist, dass ein Durchgang durch den Kolben hindurch oder um ihn herum besteht, durch welchen Flüssigkeit in beschränktem Masse von einer Seite des Kolbens zur anderen fliessen kann, wenn Kolben und Zylinder sich in axialer Richtung relativ zueinander bewegen, derart,
dass bei Bewegung des Zwi schengliedes in einer Richtung diese Bewegung unter starker Dämpfung erfolgt und Flüssigkeit von der einen Seite des Kolbens zur anderen Seite befördert und auf dieser anderen Seite des Kolbens zwecks Dämpfung der Bewegung des Zwischengliedes in der anderen Richtung weitgehend im Zylinder zurückgehalten wird.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Verbesse rung dieser Synchronkupplung derart, dass auf das Zwischenglied auch während seiner Bewegung in Rich tung des Entkuppelns eine kräftige Dämpfungswirkung ausgeübt wird.
Die erfindungsgemässe Synchronkupplung ist da durch gekennzeichnet, dass eine Schliessvorrichtung zum vollständigen oder nahezu vollständigen Schliessen der Flüssigkeitszuleitung zumindest während einer Phase der Bewegung des Zwischengliedes zwischen der ersten Stel lung, in der die Kupplungszähne nicht in Eingriff sind, und der zweiten Stellung, in der sie in Eingriff sind, vorgesehen ist.
Im folgenden wird die erfindungsgemässe Synchron- kupplung anhand der Zeichnungen durch ein Ausfüh rungsbeispiel erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Synchronkupplung im axialen Schnitt im entkuppelten Zustand; und Fig. 2 zeigt die Synchronkupplung im eingekuppelten Zustand, wobei in jeder der beiden Figuren nur die auf einer Seite der Achse befindliche Hälfte dargestellt ist.
Das antriebsseitige Kupplungsglied besteht aus einem Ring 1, der an einem Flansch 2 am linken Ende der Welle 3 befestigt ist. Der Ring 1 ist mit einem Innenkranz von Kupplungszähnen 4 und einem Innenkranz von Rast- oder Sperrzähnen 5 versehen. Das abtriebsseitige Glied der Kupplung besteht aus einem Flansch 6 am rechten Ende einer Hohlwelle 7, in welcher die Welle 3 mittels der Lager 8 und 8' gelagert ist.
Eine axiale Verschiebung der Welle 3 gegenüber der Welle 7 wird dabei einerseits durch einen ringförmigen Anschlag 9, an welchem ein Zwischenring 9', der an der Hohlwelle 7 befestigt ist, unter gleitendem Kontakt anliegt, und andrerseits durch eine Scheibe 10 verhindert, die am rechten Ende der Welle 3 befestigt ist und in gleitendem Kontakt mit dem rechten Ende der Hohlwelle 7 steht.
Die Hohlwelle 7 hat an ihrer Aussenseite rechtsgängi ge Schraubengänge 11, die in entsprechende Schrauben gänge 11 eines als Hülse 12 ausgebildeten Zwischenglie des der Kupplung eingreifen. Dieses ist mit einem Aussenkranz von Kupplungszähnen 13 und einem Ring flansch 14 versehen, der eine Rille 15 aufweist, die zur Aufnahme verfederter, an Bolzen 17 befestigter Sperr klinken 16 dient.
Die Kupplungshülse 12 ist aussen mit Schraubengän gen versehen, welche in innen an einer Kolbenbuchse 18 angeordnete Schraubengänge eingreifen. Die Buchse 18 ist gegen axiale Verschiebung gegenüber der Kupplungs hülse 12 dadurch gesichert, dass sie mit ihrem linken Ende an einem Ringanschlag 19 der Kupplungshülse 12 und an ihrem rechten Ende mit einer Ringschulter 21 an einem am rechten Ende der Kupplungshülse 12 befestig ten Ring 20 anliegt. Die Buchse 18 trägt einen nach aussen gerichteten als Dämpfungskolben wirkenden Ringflansch 22, im folgenden auch als Kolben bezeich net, in welchem sich eine Anzahl enger axialer Kanäle 23 befinden.
Der zugehörige Dämpfungszylinder besteht aus einem Zylindermantel 24, einem einwärts gerichteten Ringflansch 25, welcher innen auf der links vom Kolben 22 befindlichen Aussenfläche der Buchse 18 gleitend gela gert ist, und einem einwärts gerichteten Ringflansch 26, welcher innen auf der rechts vom Kolben 22 befindlichen Aussenfläche der Buchse gleitend gelagert ist. Der Ring flansch 26 ist fest verbunden mit einem am Flansch 6 der Hohlwelle 7 befestigten Ring 27.
Der Zylindermantel 24 des Dämpfungszylinders ist mit einem axialen Kanal 29 versehen, der an seinem linken Ende mit einem radialen Kanal 3 im Flansch 25 und an seinem rechten Ende mit einem radialen Kanal 31 im Flansch 26 und ferner mit in axialer Richtung verlaufenden aneinander anschliessenden Kanälen 32 und 33 im Ring 27 bzw. im Flansch 6 in Verbindung steht. Die Kanäle 33 können an eine nicht dargestellte Ölein- speisungsquelle, z.B. an eine Ölpumpe oder an ein Schöpfrohr angeschlossen sein, wie dies im britischen Patent Nr. 1 105 113 beschrieben ist. Die Buchse 18 ist mit äussern Ringrinnen 34 und 35 versehen.
Der innere Radius des Zylindermantels 24 ist auf dem grössten Teil seiner Länge so bemessen, dass zwischen dem Zylindermantel und dem Umfang des Kolbens 22 ein Ringspalt entsteht; am rechten Ende ist jedoch der Radius kleiner, derart, dass der Teil 36 mit Gleitsitz über den Ringflansch 22 passt.
Die Kupplung arbeitet folgendermassen.
Von der linken Seite der Figuren aus betrachtet, weisen die Spitzen der Sperrklinken 16 in Richtung der Drehung des Uhrzeigers, so dass bei Drehung des Ringes 1 gegenüber dem Flansch 6 im Sinne des Uhrzeigers gemäss Fig. 1 die Kupplung gelöst ist und die Rastzähne 5 über die Sperrklinken wegratschen. Sobald sich jedoch die Richtung der Drehung des Ringes 1 gegenüber dem Flansch 6 umzukehren beginnt, kommen die Klinken 16 mit den Rastzähnen 5 in Eingriff und die Kupplungshül se 12 wird gegenüber der Welle 7 schraubenförmig nach rechts gedreht, wodurch ihre Kupplungszähne 13 in einen ersten exakten Eingriff mit den Kupplungszähnen 4 kommen.
Durch das Zusammenwirken der Kupplungs zähne 4 und 13 wird darauf die Kupplungshülse 12 in vollen Eingriff mit dem Ring 1 gezogen, wobei dann der Ring 20 am Flansch 6 anliegt, wie in Fig.2 dargestellt ist.
Befindet sich die Kupplung gemäss Fig. 1 im entkup- pelten Zustand, dann steht die Rinne 34 links vom Flansch 25 und der in diesem Flansch befindliche Kanal 30, der dann an der äussern Fläche der Buchse 18 endet, ist unwirksam. Jedoch steht dann die Rinne 35 in Verbindung mit dem Kanal 31 im Flansch 26, so dass aus dem Kanal 33 Öl in den Dämpfungszylinder einströmen kann, wie dies durch die Pfeile in Fig. 1 dargestellt ist.
Während der Schraubenbewegung der Kupplungshülse 12 aus der in Fig.l gezeichneten Stellung nach rechts bewegt sich der Kolben 22 gegenüber dem Dämpfungszy- linder 24, 25, 26 mit nach rechts. Der erste Teil dieser Bewegung des Kolbens 22 geht ohne merkliche Dämp- fungswirkung seitens des im Zylinder befindlichen Öls vor sich, da der Kolben 22 sich in einem Zylinderteil mit verhältnismässig grossem Innenradius befindet, so dass von der rechten Seite des Kolbens durch den Ringspalt am Umfang des Kolbens und durch die in diesem befindlichen Kanäle 23 Öl auf die linke Seite gelangen kann.
Wenn der Kolben 22 sich um etwas mehr als die Hälfte seiner Bahn nach rechts verschoben hat, kommt seine Umfangsfläche in Kontakt mit dem Teil 36 des Zylindermantels, der einen kleinern Radius hat, so dass das rechts des Kolbens befindliche Öl nicht mehr aussen um den Kolben herum nach links strömen kann und dem Öl nur noch der Weg durch die Kanäle 23 offen steht. Da diese verhältnismässig eng sind und dem Öl somit einen Widerstand bieten, besteht eine Tendenz, dass das auf der rechten Seite des Kolbens befindliche Öl durch die Kanäle 32 und 33 herausgedrückt wird; dies wird jedoch verhindert, weil der Kanal 31 durch die Fläche 18' der Buchse 18 verschlossen ist.
Während der weitern Bewe gung der Kupplungshülse 12 nach rechts bleibt der Kanal 26, wie in Fig. 2 dargestellt, geschlossen.
Während der Bewegung der Kupplungshülse 12 nach rechts und nach Verschluss des Kanals 31 stellt die Rinne 34 die Verbindung zwischen dem Kanal 30 und dem Raum links vom Kolben 22 her, siehe Fig. 2. Hat die Kupplungshülse 12 ihre rechte Endlage erreicht, dann ist der Dämpfungszylinder links des Kolbens bereits mit Öl gefüllt, welches von der rechten Seite des Kolbens her zugeflossen ist, eventuelle Verluste durch Lecken werden durch öl ausgeglichen, das durch die Kanäle 33, 32, 31, 29 und 30 zugeleitet wird, wie dies durch die Pfeile in Fig. 2 dargestellt ist.
Wenn der Ring 1 von links gesehen, im Sinne des Uhrzeigers gegenüber dem Flansch 6 rotiert, wird durch das Zusammenwirken der Kupplungszähne 4 und 13 der Kupplungseingriff gelöst, indem sich die Kupplungshülse 12 schraubenförmig aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung in Richtung nach links um die Welle 7 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung dreht. Der Kolben 22 bewegt sich dabei gegenüber dem Dämpfungszylinder ebenfalls nach links, und es besteht die Neigung, dass öl auf der linken Seite des Kolbens über die Kanäle 30, 29, 31, 32 und 33 ausgetrieben wird.
Nachdem sich jedoch die Kupplungs hülse 12 ein kurzes Stück nach links bewegt hat, wird der Kanal 30 durch die Fläche 18" der Buchse 18 abge sperrt, und da der Kolben 22 noch durch die Fläche 36 abgedeckt ist, kann das auf der linken Seite des Kolbens befindliche öl nur durch die engen Kanäle in dem Kolben zur rechten Seite fliessen, so dass die Bewegung der Kupplungshülse 12 nach links eine kräftige Dämp fung erfährt.
Diese Dämpfungswirkung dauert an, bis der Kolben 22 von der Fläche 36 freikommt, worauf das Öl aussen um den Kolben 22 herum durch den Ringspalt und auch weiter durch die Kanäle 23 von der linken nach der rechten Seite des Kolbens strömen kann.
Self-shifting synchronous clutch The main patent No. 413 514 relates to a self-shifting synchronous clutch with clutch teeth, a drive-side clutch element, an output-side clutch element and an actuation mechanism that comes into operation when the clutch elements pass through the synchronous area of rotation and which has an intermediate element which can perform a screwing movement against one of the coupling members and thereby causes at least partial mutual engagement of the coupling teeth to be brought into engagement,
and with a damping device serving to dampen the movement of the intermediate member with a piston and a cylinder, which synchronizer clutch is characterized in that the cylinder is closed on one side of the piston and is provided with a fluid supply line on the other side of the piston There is a passage through the piston or around it, through which fluid can flow to a limited extent from one side of the piston to the other when the piston and cylinder move in the axial direction relative to one another, such as
that when the intermediate member moves in one direction, this movement takes place with strong damping and fluid is conveyed from one side of the piston to the other side and is largely retained in the cylinder on this other side of the piston to dampen the movement of the intermediate member in the other direction.
The purpose of the present invention is to improve this synchronous clutch in such a way that a strong damping effect is exerted on the intermediate member even during its movement in the direction of uncoupling.
The synchronous clutch according to the invention is characterized in that a locking device for complete or almost complete closure of the liquid supply line at least during a phase of the movement of the intermediate member between the first position in which the coupling teeth are not in engagement and the second position in which they are engaged, is provided.
In the following, the synchronous clutch according to the invention is explained by means of an exemplary embodiment with reference to the drawings.
Fig. 1 shows a synchronous clutch in axial section in the uncoupled state; and FIG. 2 shows the synchronizer clutch in the coupled state, only the half located on one side of the axle being shown in each of the two figures.
The coupling member on the drive side consists of a ring 1 which is fastened to a flange 2 at the left end of the shaft 3. The ring 1 is provided with an inner ring of coupling teeth 4 and an inner ring of locking or ratchet teeth 5. The output-side member of the coupling consists of a flange 6 at the right end of a hollow shaft 7, in which the shaft 3 is supported by means of the bearings 8 and 8 '.
Axial displacement of the shaft 3 relative to the shaft 7 is prevented on the one hand by an annular stop 9, on which an intermediate ring 9 ', which is attached to the hollow shaft 7, rests with sliding contact, and on the other hand by a disk 10, which is on the right End of the shaft 3 is fixed and is in sliding contact with the right end of the hollow shaft 7.
The hollow shaft 7 has on its outside right-handed ge screw threads 11, which engage in corresponding screw courses 11 of a sleeve 12 designed as an intermediate link of the coupling. This is provided with an outer ring of coupling teeth 13 and a ring flange 14 which has a groove 15 which pawls 16 to receive spring loaded, fastened to bolts 17 locking.
The coupling sleeve 12 is provided on the outside with screw threads which engage in screw threads arranged on the inside of a piston sleeve 18. The socket 18 is secured against axial displacement relative to the coupling sleeve 12 in that it rests with its left end on a ring stop 19 of the coupling sleeve 12 and at its right end with an annular shoulder 21 on a ring 20 fastened on the right end of the coupling sleeve 12 . The bush 18 carries an outwardly directed annular flange 22 acting as a damping piston, also referred to below as a piston, in which a number of narrow axial channels 23 are located.
The associated damping cylinder consists of a cylinder jacket 24, an inwardly directed annular flange 25 which is slidingly supported on the inside on the outside surface of the socket 18 located to the left of the piston 22, and an inwardly directed annular flange 26 which is inside on the outside surface to the right of the piston 22 the socket is slidably mounted. The ring flange 26 is firmly connected to a ring 27 attached to the flange 6 of the hollow shaft 7.
The cylinder jacket 24 of the damping cylinder is provided with an axial channel 29, which at its left end with a radial channel 3 in the flange 25 and at its right end with a radial channel 31 in the flange 26 and furthermore with adjacent channels 32 running in the axial direction and 33 in the ring 27 or in the flange 6 is connected. The channels 33 can be connected to an oil feed source (not shown), e.g. be connected to an oil pump or scoop as described in British Patent No. 1,105,113. The bush 18 is provided with outer annular grooves 34 and 35.
The inner radius of the cylinder jacket 24 is dimensioned over the major part of its length so that an annular gap is created between the cylinder jacket and the circumference of the piston 22; however, the radius is smaller at the right end such that the part 36 with a sliding fit fits over the annular flange 22.
The clutch works as follows.
Viewed from the left side of the figures, the tips of the pawls 16 point in the direction of the clockwise rotation, so that when the ring 1 rotates relative to the flange 6 in the clockwise direction according to FIG. 1, the coupling is released and the locking teeth 5 over slip away the pawls. However, as soon as the direction of rotation of the ring 1 begins to reverse with respect to the flange 6, the pawls 16 come into engagement with the locking teeth 5 and the coupling sleeve 12 is rotated helically to the right with respect to the shaft 7, whereby its coupling teeth 13 in a first exact Engage with the clutch teeth 4.
Due to the interaction of the coupling teeth 4 and 13, the coupling sleeve 12 is then pulled into full engagement with the ring 1, the ring 20 then resting against the flange 6, as shown in FIG.
If the coupling according to FIG. 1 is in the uncoupled state, then the channel 34 is to the left of the flange 25 and the channel 30 located in this flange, which then ends at the outer surface of the socket 18, is ineffective. However, the channel 35 is then connected to the channel 31 in the flange 26, so that oil can flow into the damping cylinder from the channel 33, as shown by the arrows in FIG. 1.
During the screw movement of the coupling sleeve 12 to the right from the position shown in FIG. 1, the piston 22 moves with respect to the damping cylinder 24, 25, 26 to the right. The first part of this movement of the piston 22 takes place without any noticeable damping effect on the part of the oil in the cylinder, since the piston 22 is located in a cylinder part with a relatively large inner radius, so that from the right side of the piston through the annular gap on the circumference of the piston and through the channels located in this 23 oil can reach the left side.
When the piston 22 has shifted to the right by a little more than half of its path, its circumferential surface comes into contact with the part 36 of the cylinder jacket, which has a smaller radius, so that the oil on the right of the piston is no longer outside around the piston can flow around to the left and only the path through the channels 23 is open to the oil. Since these are relatively narrow and thus offer a resistance to the oil, there is a tendency that the oil located on the right side of the piston is forced out through the channels 32 and 33; however, this is prevented because the channel 31 is closed by the surface 18 ′ of the socket 18.
During the further movement of the coupling sleeve 12 to the right, the channel 26 remains closed, as shown in FIG.
During the movement of the coupling sleeve 12 to the right and after the channel 31 is closed, the channel 34 establishes the connection between the channel 30 and the space to the left of the piston 22, see FIG. 2. When the coupling sleeve 12 has reached its right end position, then the The damping cylinder to the left of the piston is already filled with oil that has flowed in from the right side of the piston; any losses due to leakage are compensated for by oil that is fed through the channels 33, 32, 31, 29 and 30, as indicated by the arrows is shown in FIG.
When the ring 1, seen from the left, rotates clockwise with respect to the flange 6, the coupling engagement is released by the interaction of the coupling teeth 4 and 13 in that the coupling sleeve 12 turns helically from the position shown in FIG. 2 to the left the shaft 7 rotates into the position shown in FIG. The piston 22 also moves to the left in relation to the damping cylinder, and there is a tendency for oil to be expelled on the left side of the piston via the channels 30, 29, 31, 32 and 33.
However, after the coupling sleeve 12 has moved a short distance to the left, the channel 30 is blocked by the surface 18 "of the socket 18 abge, and since the piston 22 is still covered by the surface 36, this can be on the left side of the Oil located in the piston only flow through the narrow channels in the piston to the right-hand side, so that the movement of the coupling sleeve 12 to the left is strongly damped.
This damping effect continues until the piston 22 comes free from the surface 36, whereupon the oil can flow outside around the piston 22 through the annular gap and also through the channels 23 from the left to the right side of the piston.