DE3119920C2

DE3119920C2 -

Info

Publication number: DE3119920C2
Application number: DE3119920A
Authority: DE
Inventors: James A. Hagerstown Ind. Us Charles
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1980-05-22
Filing date: 1981-05-19
Publication date: 1991-05-29
Also published as: DE3119920A1; FR2482907B1; GB2076501A; US4354396A; GB2076501B; BR8103198A; MX153145A; CA1166477A; JPS5743213A; FR2482907A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwenkvorrichtung für Geschwindigkeitswechseleinrichtungen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine Schwenkvorrichtung dieser Art ist aus der US-PS 27 15 217 bekannt. Die Wandermutter weist auf ihrer Oberseite jeweils einen Stift auf. Diese Stifte dienen dazu, die Wanderbewegung der Wandermutter entlang der Gewindespindel in eine Schwenkbewegung eines Spannhebels einer Federanordnung umzusetzen. Dazu ist mit dem Spannhebel ein Jochteil fest verbunden, das mit seinen beiden Schenkeln die Wandermutter an ihrer Oberseite und ihrer Unterseite übergreift. Die beiden Schenkel weisen an ihren Enden nach außen offene Schlitze auf, welche die Stifte der Wandermutter so aufnehmen, daß bei der Schwenkbewegung des Jochteils die Stifte in den Schlitzen wandern können. Die Schlitze weisen jeweils Einlaufschrägen für die Stifte auf. Die Wandermutter weist zusätzlich einen Anschlagfinger auf, der in den beiden Endstellungen der Wandermutter jeweils an Auslösehebeln eines Schaltmechanismus angreift, der zum Ausschalten des Antriebsmotors der Gewindespindel in den Endstellungen der Wandermutter dient. Zur Übertragung der Antriebskraft der Gewindespindel auf die Wandermutter dienen übliche Spindelkugeln.

Es wurde nun festgestellt, daß eine relativ rasche Abnutzung der Gewindespindel und der Spindelkugeln auftritt. Diese Abnutzung wird durch eine hohe Reibung verursacht, die auftritt, wenn die Wandermutter jeweils in ihren Endstellungen zum Stillstand kommt, die Gewindespindel sich aber nach Abschalten des Antriebsmotors auslaufend weiterdreht. Durch diese Abnutzung können Fehlfunktionen oder auch ein Versagen der Schwenkvorrichtung auftreten.

Aus der GB-PS 14 93 157 ist eine Betätigungseinrichtung z. B. zum Betätigen eines Strömungsventils bekannt, bei der das Ventil durch ein schwenkbares Jochteil betätigt wird, welches über eine Schlitz/Stift-Verbindung mit einem Schiebeglied verbunden ist, das längs geführt und mit der Kolbenstange eines Servozylinders verbunden ist. Durch Betätigung des Servozylinders kann das Schiebeglied verschoben und das Jochteil verschwenkt und so das Ventil kraftgesteuert betätigt werden. Um bei Ausfall des Servozylinders das Ventil auch mittels Hand betätigen zu können, ist parallel zu der Führung des Schiebegliedes eine Gewindespindel drehbar gelagert, die mittels Hand gedreht werden kann. Das Schiebeglied weist eine mittels Hand betätigbare Kupplung auf, um bedarfsweise mit dem Gewindegang der Gewindespindel in antriebsmäßigen Eingriff gebracht werden zu können, so daß das Schiebeglied nach Art einer Wandermutter durch Drehen der Gewindespindel verschoben und die Ventileinrichtung betätigt werden kann. Bei dieser bekannten Anordnung kommen Gewindespindel und die zugehörige Kupplung des Schiebegliedes nur in Ausnahmesituationen, nämlich bei Versagen des Servozylinders, zum Einsatz, so daß Probleme durch Abnutzung der Teile der Gewindespindel oder des Schiebeglieds keine Bedeutung haben.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Schwenkvorrichtung für Geschwindigkeits wechseleinrichtungen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß die unter Belastungen auftretenden Abnutzungserscheinungen wesentlich vermindert und Fehlfunktionen oder Versagen der Schwenkvorrichtung vermieden werden, so daß eine lange Lebensdauer der Schwenkvorrichtung sichergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der Schwenkvorrichtung gemäß der Erfindung werden die bisher bei bekannten Schwenkvorrichtungen beobachteten starken Abnutzungserscheinungen auf einfache Weise durch die Zwischenschaltung des Lagersattels zwischen die Wandermutter und die die Bewegung der Wandermutter auf das Jochteil übertragenden Stifte weitgehend vermieden. Der Lagersattel bildet bezüglich der axialen Bewegungen in Richtung der Spindelachse mit der Wandermutter eine Bewegungseinheit, die wie bisher, über die Stifte diese Bewegung auf das Jochteil überträgt. Auf der anderen Seite ist der Lagersattel gegenüber der Wandermutter in Richtungen quer zur Spindelachse frei beweglich. Hierdurch wird sichergestellt, daß alle in der Schwenkvorrichtung auftretenden Kräfte, die in Richtung radial zur Achse der Gewindespindel wirken, ohne Einfluß auf die Spindel, auf die Wandermutter oder die Spindelkugeln bleiben. Vielmehr können diese Kräfte über den Lagersattel direkt auf ein Gehäuse der Schwenkvorrichtung oder einen anderen damit starr verbundenen Teil übertragen werden. Hierzu ist der Lagersattel an der gehäusefesten und parallel zur Achse der Gewindespindel verlaufenden Führungsfläche in jeder Stellung der Wandermutter abstützbar. Etwaig auftretende Abnutzungserscheinungen zwischen der Gleitfläche des Lagersattels und der gehäusefesten Führungsfläche führen zu keiner Beeinträchtigung der Funktionen oder der Lebensdauer der Schwenkvorrichtung, da der Lagersattel auch bei Abnutzungserscheinungen stets in Führungskontakt mit der gehäusefesten Führungsfläche gehalten wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schwenkvorrichtung gemäß der Lehre nach Anspruch 3 weitergebildet wird. Bei dieser Ausführung gelangen die Stifte 18, die an dem Lagersattel vorgesehen sind, bei Erreichen der Endstellungen der Wandermutter vollständig außer Eingriff mit den Schlitzen des Jochteils. Damit wird erreicht, daß auch in den Endstellungen der Wandermutter keine Belastungen, insb. in axialer Richtung, auf den Lagersattel, die Wandermutter oder die Gewindespindel ausgeübt werden.

Die Vermeidung jeglicher radialer und axialer Belastungen dieser Teile führt zu einer bedeutenden Herabsetzung der Reibungskräfte zwischen der Gewindespindel und den Spindelkugeln und der Wandermutter. Dies führt zu einer hohen Funktionssicherheit und langen Lebensdauer der Schwenkvorrichtung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise ausgebrochen, einer Schwenkvorrichtung für eine Geschwindigkeitswechseleinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Ausschnitt der Schwenkvorrichtung, und zwar insb. den Eingriffsbereich zwischen Wandermutter und Jochteil;

Fig. 3 einen Schritt entlang der Schnittlinie III-III der Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV der Fig. 2;

Fig. 5 eine Seitenansicht der bevorzugten Ausführungsform eines Lagersattels für die Vorrichtung nach Fig. 1 und

Fig. 6 eine Ansicht der bevorzugten Ausführung einer Wandermutter, die bei der Schwenkvorrichtung nach der Erfindung eingesetzt werden kann.

Aus der Seitenansicht gemäß Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Schwenkvorrichtung 10 ein Gehäuse 8 aufweist, das teilweise aufgebrochen dargestellt ist, um die Wandermutter 12 mit Kugeleingriff zu zeigen, die sich undrehbar auf einer Gewindespindel 14 zwischen zwei axialen Grenzstellungen bewegen kann. Der Antrieb der Gewindespindel erfolgt über einen umkehrbaren Servomotor 6, bei dem es sich um einen Elektromotor handeln kann.

Fig. 2 zeigt, daß die Wandermutter 12 über eine Kupplung mit Stiften 18, die in Schlitze 19 eines schwenkbaren Jochteils 16 eingreifen, die Schwenkbewegung des Jochteils bestimmt. Die Stifte 18 erstrecken sich von entgegengesetzten Seiten eines Lagersattels 20 aus, der gegenüber der Wandermutter 12 gemäß Fig. 4 in der Schwenkebene des Jochteils 16 radial zur Gewindespindel 14 bewegbar und mit der Wandermutter 12 zur Ausführung gemeinsamer Bewegungen in Richtung der Spindelachse gekuppelt ist. Dazu weist die Wandermutter 12 an ihren in axiale Bewegungsrichtung weisenden Stirnflächen Führungsflansche 50 (vgl. Fig. 6) auf, welche den Lagersattel 20 mit der Wandermutter axial unbeweglich kuppeln und den Lagersattel bei der Ausführung radialer Bewegungen führen. Während die Wandermutter 12 zwischen ihren beiden Endstellungen auf der Gewindespindel 14 bewegt wird, greifen die Stifte 18 des Lagersattels 20 in die Schlitze 19 des Jochteils 16 ein und drehen das Jochteil von einer Schaltstellung in die andere. An den Endstellungen der Wandermutter können die Stifte 18 aus den Schlitzen 19 heraustreten, wie weiter unten beschrieben wird.

Aus Fig. 3 geht hervor, daß die Wandermutter 12 das Jochteil 16 stets gegen die Wirkung einer Federkraft bewegt. Dazu ist eine Federanordnung 22 vorgesehen. Diese umfaßt eine Torsionsfeder 24 auf einem Schaft 25, der gestrichelt wiedergegeben ist. Die Feder ist zwischen einem Federspannhebel 26 und einem die Schaltgabel der Geschwindigkeitswechseleinrichtung betätigenden Hebel 30 angeordnet. Der Spannhebel 26 weist an seinem äußeren Ende einen axial verlaufenden Spannfinger 28 auf, während der Hebel 30 einen axial verlaufenden Betätigungsfinger 32 besitzt. Die Feder 24 weist entgegengesetzte, radial nach außen abgebogene Enden 34 auf, welche in der gleichen radialen Ebene liegen und in Ausnehmungen 36 der Finger 28 und 32 aufgenommen sind. Der Spannhebel 26 kann in jeder Richtung geschwenkt werden, wobei der Spannfinger 28 unter dem Betätigungsfinger 32 hindurchläuft und an jedem Ende 34 der Feder 24 angreifen kann. Auf diese Weise kann in jeder Richtung eine Drehkraft ausgeübt werden.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß der Spannhebel 26 einen weiteren Arm 38 aufweist, an dem das Jochteil 16 befestigt ist. Es ist damit deutlich, daß die axiale Bewegung der Wandermutter 12 aufgrund der Drehbewegung der Gewindespindel 14 über die Stifte 18 des Lagersattels 20, welche in Schlitze 19 des Jochteils 16 eingreifen, eine Schwenkbewegung des Jochteils und des Armes 38 und somit auch des Spannhebels hervorruft. Aus Fig. 3 geht hervor, daß der die Schaltgabel betätigende Hebel 30 einen rechteckförmigen Kragen 40 aufweist, der in eine Buchse 42 eines doppelarmigen Schaltgabelhebels 44 eingreift. Die Funktion dieser Teile ist ohne weitere Erläuterungen für den Fachmann ersichtlich. Es ist somit lediglich erforderlich, daß ein Fahrzeugfahrer einen Schalter betätigt, um den Motor 6 anzuschalten. Dieser dreht die Spindel 14, welche ihrerseits die Wandermutter 12 in die entgegengesetzte Grenzstellung bewegt. Die Stifte 18 auf dem Lagersattel 20 greifen an dem Jochteil 16 an und schwenken dieses gegen die Kraft der Federanordnung. Diese Federanordnung speichert eine Federenergie, die dann, wenn sich das Eingriffsdrehmoment des Getriebes vermindert, die Getrieberäder aus einer Schaltstellung in die andere Schaltstellung verschieben kann.

In der bevorzugten Ausführung nach Fig. 5 ist jeweils auf der Außenseite der beiden Schenkel des Lagersattels 20 ein Stift 18 vorgesehen. Jeder Stift greift in einen Schlitz 19 des Jochteils 16 ein. Ferner weist jeder Stift 18 einen Montageabschnitt 46 und einen Umfangsabschnitt 48 auf, die an dem Lagersattel bevorzugt angeschweißt sind und in den Schlitz des Jochteil eingreifen.

Die Schenkel des Lagersattels 20 nach Fig. 5 greifen über die Wandermutter 12 nach Fig. 6 und kommen dabei jeweils zwischen den Führungsflanschen 50 zu liegen, so daß dieser nur radiale Relativbewegungen gegenüber der Wandermutter ausführen kann. Die Wandermutter 12 weist weiterhin einen inneren genuteten Abschnitt 52 zur Aufnahme von Kugeln 53 auf, die in Fig. 4 gestrichelt wiedergegeben sind. Die Wandermutter ist gegen Drehung gesichert, kann sich jedoch auf der Gewindespindel 14 axial bewegen.

Die Schlitze 19 des schwenkbaren Jochteils 16 weisen jeweils Einlaufschrägen 54 auf. Diese sind in Bezug auf die radiale Beweglichkeit des Lagersattels 20 auf der Wandermutter 12 so angeordnet und ausgebildet, daß mit Erreichen jeder Endstellung die Kraftübertragung zwischen den Stiften 18 des Lagersattels 20 und den Schlitzen 19 des Jochteils 16 in Richtung der Achse der Gewindespindel 14 unterbrochen ist. Dazu verlaufen die Einlaufschrägen 54 in der betreffenden Endstellung des Jochteils 16 parallel zur Achse a-a (Fig. 2) der Gewindespindel 14, wie dies aus Fig. 1 und 2 entnommen werden kann. Damit wird erreicht, daß in den Endstellungen der Wandermutter 12 keine axiale Belastung auf den Lagersattel 20, die Wandermutter 12 oder die Gewindespindel 14 einwirkt, da die Stifte 18 vollständig außer Eingriff mit den Schlitzen 19 des Jochteils 16 sind. Die in der Federanordnung 22 nach Fig. 3 gespeicherte Federkraft erzeugt eine radiale Komponente der Kraft, die über das Jochteil 16 auf die Stifte 18 übertragen wird. Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 4 ist ersichtlich, daß solche radialen Kräfte durch die Stifte 18 und den Lagersattel direkt auf die Innenwand 56 des Gehäuses 8 übertragen werden, da der Lagersattel 20 direkt an dieser Innenwand 56 anliegt. Das Gehäuse 8 nimmt somit sämtliche radialen Kräfte auf, die auf den Lagersattel einwirken. Da der Lagersattel 20 an der Wand 56 während des Schaltzyklus entlanggleitet, ist ein minimaler Betrag an Abnutzung unvermeidbar, auch wenn die Gleitflächen geschmiert werden. Trotz solcher Abnutzungserscheinungen werden die Wandermutter 12 und die Gewindespindel 14 keinen radialen Belastungen unterworfen, da der Lagersattel 20 in radialer Richtung frei auf der Gewindemutter in Richtung auf die Innenwand 56 gleiten kann und so alle Abnutzungen kompensiert.

Die Vermeidung jeglicher radialer und axialer Belastungen der Wandermutter 12 und der Gewindespindel 14 in den beiden Endstellungen der Wandermutter 12 führt zu einer bedeutenden Herabsetzung der Reibungskräfte zwischen den Kugeln 53 und der Gewindespindel 14. Damit wird eine wesentlich größere Lebensdauer der Schwenkeinrichtung erreicht.

Claims

1. Schwenkvorrichtung für Geschwindigkeitswechseleinrichtungen mit einer Gewindespindel (14) und einer Wandermutter (12), wobei die Wandermutter (12) über eine Kupplung mit Stiften (18), die in Schlitze eines schwenkbaren Jochteils (16) eingreifen, zwischen zwei Endstellungen auf der über einen umsteuerbaren Antriebsmotor (6) antreibbaren Gewindespindel (14) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (18) an einem Lagersattel (20) vorgesehen sind, der mit der Wandermutter (12) zum Ausführen gemeinsamer Bewegungen in Richtung der Achse der Gewindespindel (14) gekuppelt und gegenüber der Wandermutter (12) in der Schwenkebene des Jochteils (16) radial zur Gewindespindel (14) bewegbar ist, wobei der Lagersattel (20) zur Aufnahme der radial wirkenden Kräfte mit einer Gleitfläche an einer gehäusefesten, parallel zur Achse der Gewindespindel (14) verlaufenden Führungsfläche (56) abstützbar ist.

2. Schwenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandermutter (12) an ihren in axiale Bewegungsrichtung weisenden Stirnflächen Führungsflansche (50) zur axiale unbeweglichen Kupplung der Wandermutter (12) mit dem Lagersattel (20) und zu dessen Führung bei der Ausführung radialer Bewegungen aufweist.

3. Schwenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Schlitze (19) des Jochteils (16) Einlaufschrägen (54) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einlaufschrägen (54) in bezug auf die radiale Beweglichkeit des Lagersattels (20) auf der Wandermutter (12) so ausgebildet und angeordnet sind, daß mit Erreichen jeder Endstellung die Kraftübertragung zwischen den Stiften (18) und den Schlitzen (19) des Jochteils (16) in Richtung der Achse der Gewindespindel (14) unterbrochen ist.