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Gegeneinander drehbare Zwillingsräder für Fahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf eine Anordnung von gegeneinander drehbaren Zwillingsrädern für
Fahrzeuge und bezweckt eine Verbindung der Einzelräder beim Antrieb oder während
des Bremsvorga,nge;s, wobei der Antrieb oder das Bremsen von einem der Einzelräder
ausgeht. Im Hauptpatent ist die technische Lehre enthalten, zwischen den Naben der
Einzelräder in an sich bekannter Weise einen axial verschiiebbarlen, die Räder wahlweise
verbindenden Kupplungsring anzuordnen, der durch äußere Kräfte verschoben wird und
die Naben der Einzelräder durch Kupplungsklauen formschlüssig verbindet.
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Die Erfindung führt nun den Gedanken des Hauptpatentes in der Weise
weiter, daß der Kupplungsring zwischen planpa,rallelen, jeweils an der Nahet eines
Einzelrades befestigten.Kupplungsscheiben angeordnet ist und durch ein Druckmittel
axial verschiebbare Friktionsflächen besitzt.
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Bekannt ist eine zwischen den. Naben von geg eneinander drehbaren
Zwillingsrädern angeordnete Kupplungseinrichtung, die aus zwei konzentrischen, jeweils
an einer Nabe befestigten. konischen Ringen besteht, zwischen welchen durch einen
Käfig zusanrmengehaIltene Kegelrollen angeordnet sind. Der ge-Samte Käfig kann axial
verschoben werden, bis die Kegeilrollen beide konische Ringe berühren. Weisen die
Einzelräder unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten auf, so, beginnen sich im Augenblick
der BerÜhrung die Kegelrollen zu drehen. Bei Vergrößerung des Axialschubes wird,
somit lediglich die rollende- Reibung zwischen den Ringen und den Kegeilrollen verstärkt.
Darüber hinaus ist auch der auf die Rollen auszuübend e Axialschub bei der bekannten
Kupplungseinrichtung gering, weil dabei keine Mittel angewandt werden können, welche
den Schub verstärken.
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Weiterhin ist eine Anordnung von gegeneinander drehbaren Zwillingsrädern
bekannt, bei welcher zwischen den Einzelrädern zwei Bremstrommeln nebeneinanderliegend
angeordnet sind und die Einzelräder durch eine hydraulisch betätigte Backenbremset
gemeinsam abgebremst, also gewissermaßen auch miteinander verbunden werden. Bei
dieser Anordnung werden die üblichen radial spreizbaren Bremsbacken verwendet zu
deren Spreizung ein. einzi,ger, verhältnismäßig kleiner Druckzylinder dient, so
daß die Kupplungs- hzw. Bremswirkung auch hier verhältnismäßig gering ist.
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Demgegenüber werden nunmehr gemäß der Erfindung planparallele Kupplungsscheiben
angeordnet, so da.ß die Betätigungsmittel auf den ganzen Umfang des Kupplungsringes
verteilt und die Anpreißkräfte dadurch außerordentlich gesteigert werden können.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, da.ß der auf denn
Radzapfen gelagerte, Kupplungsring als Zylinderträger rnit axial verschiebbaren
Gegenzko,lben ausgebildet ist, die unter der Einwirkung eines flüssigen oder gasförmigen
Druckmittels gegen die Kupplungsscheiben gedrückt werden. Wird zur Einführung der
Verschiebungskraft wie im Hauptpatent im hohlen Radzapfen ein Kolben angeordnet,
so vervielfacht sich dadurch das durch die Kupplung übertragbares Drehmoment entsprechend
der Zahl der Gegenkolben, soweit diese dien; gleichen Durchmesser aufweisen wie
der im hohlen Radzapfen angeordnete Kolben nach dem Hauptpatent. Die- Anordnung
einer größeren Anzahl von Kolben ergibt ferner von selbst einen großen Reibungsradius
und damit wieder ein großes durchdieKupp.lungiibertragba.resDrebmoment.
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Ein Kennzeichen der Erfindung liegt weiterhsn darin, da:ß der Kupplungsring
einen Spreiz-Keilring und einen innerhalb desselben radial verschiebbar gelagerten,
den Spreiz-Keilring auseinandertreibenden:, sektorförmigen Keilring besitzt und
der Sprejiz-Keilring zwischen den Friktionsflächen angeordnet ist. Bei .dieser Ausführung
ergibt sich die Vervielfachung des durch die Kupplung übertragharen Drehmoments
durch die Hintereiinan.derschaltung zweier Systeme von schrägen Flächen, außerdem
wird auch hier durch die Anordnung eines radial spreizbaren Keilrings ein großer
Reihungsradius und somit -eine Vergrößerung des übertragbaren Drehmoments erzielt.
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Ferner ist eis ein Kennzeichen der Erfindung, daß dwe eine derKupplungsscheiben
als mit einemFlansch versehene Trommel ausgebildet ist und zwischen der einen Friktions:fläche
des Kupplungsranges und dem
Flansch eine mit der zweiten Nabe verbundene,
axial versahi@ebb,a,re Doppelflächen-Kupplungsscheibe angeordnet ist. Durch diese
Ausbildung einer der Kupplungsscheiben als mit einem Flansch versehene Trommel kann
von den Lagerungen der Einzelräder jede von der Kupplung herrührende axiale Beanspruchung
ferngehalten werden.
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Ein Merkmal der Erfindung liegt außerdem darin, daß zwischen der Dopp:elflächen-Kupplungsscheibe
und deimFlansch noch weitere, jeweils andßrTrommel l oder an der Nabe axial verschiebbar
gelagerte Lamellenkuppl.ungsflächen angeordnet sind.. Dadurch wird die gesamte Kupplungsfläche
und damit das übertragbare Drehmoment noch vergrößert, und außerdem verbinden derartige
Kupplungsflächen die Radnaben der Einzelräder noch unmittelbar miteinarider und
bilden so einen besonders sicheren Schutz dagegen, daß das eine,der Einzelräder
z. B. bei unterschiedlicher Haftung auf der Fahrbahn beim Bremsen durchzugehen versucht,
während das andere blockiert.
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Weitere Kennzeichen der Erfindung liegen darin, daß die Friktionsflächen.
oder die Kupplungsscheiben mit flexiblen Belägen versehen sind und daß außerdem.
die Kupplungsscheiben mit konischen Ringrillen und die Friktionsflächen mit im die
Rillen. eingreifenden, komischen Ringwulsten versehen. sind.
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Um ein sicheres Lösen der Kupplung zu erzielen, ist gemäß der Erfindung
vorgesehen, da,ß die Friktionsflä.chen durch Zugfedern miteinander verbunden sind
und außerdem die Zugfedern im Innern des sektorförmigen Keilringes angeordnet sind.
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Wenn zur Lagerung der umlaufendem Einzelräder ein nicht drehbarer
Radzapfen dient, so kann weiterhin gemäß der Erfindung zur gemeinsamem Bremsung
der Räder der Kupplungsring reit dem Radzapfen uridrehbar verbunden sein. Auf diese
Art wird somit eine Bremstrommel überflüssig.
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Die Radanordnung gemäß der Erfindung kann aber auch um einen. feststehenden
Radzapfen. drehbar mit einer Bremstrommel b:z.w. einer. Antrieb, an einem Einzelraid
ausgeführt werden. Hierzu ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Kupplungsring
auf dem Radzapfen drehbar gelagert ist und eine Ringinnennut zur Zuführung eines
die Friktionsflächen auseinandertreibenden Druckmittels besitzt.
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Inder Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen
Radanordnungen dargestellt; es zeigt Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, größtenteils
im Längsschnitt nach Linie G-H der, Fig. 2, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie A-B
der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie H-F der Fig. 2, Fig.4 ein zweites Ausführungsbeispiel
für den Kupplungsring mit Kolben nach Linie G-H derFig.2, Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel
mit Lamellenkupplung und Keilringantrieb im Längsschnitt entsprechend Fig. 1, Fig.6
in kleinerem. Maßstab einem Schnitt oben nach Linie T-K, unten nach Linie L-111
der Fig. 5, Fig. 7 ,einen Schnitt nach Linie IV-0 der Fig. 5 und Fig. 8 ein weiteres
Ausführungsbeispiel mit Kolbenantrieb im Längsschnitt entsprechend Fig. 1. Es bezeichnet
1 den Radzapfen, 2 -das eine der zu kuppelnden Einzelräder mit der Nabe 3, 4 das
andere der zu kuppelndem Einzelräder mit der Nabe 5. Die Einzelräder 2, 4 bzw. ihre
Naben 3, 5 sind auf der Radachse 1 in beliebiger Weise, z. B. mittels Lager 6 in
der Nabe 3 und 7 in der Nabe 5 (Fig. 1) drehbar gelagert. Statt der in Fig. 1 dargestellten
Schräg- ' rollenleger können beliebige andere Lagerungen, z. B. Kugellager, Kombinationen
mit \Tadellagern, Gleitleger (Fig. 5 und 8) od. dgl., verwendet werden-Die Nabe
3 des Einzelrades 2 trägt die Kupplungsscheibe 8, und mit der Nabe 5 des Einzelrades
4 ist unverdrehbar gegenüber der Nabe 5 mindestens eine weitere Kupplungsscheibe
verbunden.
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Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 4 und 8 ist zwischen
den Naben 3 und, 5 der Träger 10 für die, Zylinder 11 angeordnet, in welchen: die
Kolben 12 und 13 parallel zur Achse des Radzapfens 1 verschieibbar sind. Den Räumen
14 zwischen den Kolben 12, 13 kann ein Druckmittel, z. B: Druckluft, Druckgas oder
Druckflüssigkeit, zugeführt werden., bei den Ausführungshei.spielen nach Fig. 1
und 2 durch die. in Fig. 2 abgebrochen gezeichneten Leitungen 15, welche ihrerseits
das Druckmittel durch den Radzapfen, 1 hindurch z. B. über die gemeinsame Zuleitung
16 erhalten.
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Durch die Kolben. 12, 13 sind Fri,ktionsscheiben, in Fig. 1 und 8
z. B. die flexiblen Beläge 17 und 18 bekannter Art, bewegbar.
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Sind die Räume 14 drucklos., so sind die Naben 3 und 5 nicht miteinander
gekuppelt, wobei bei der bisher beschriebenen Ausführung diel Friktionsscheiben
17 bzw. 18 auf den, Kupplungsscheiben 8 bzw. 9 leicht gleiten können. Jedes Einzelrad
ist also, damit in Kurven, kein Radieren der Bereifung auf der Fahrbahn eintritt,
gegenüber dem Radzapfen 1 frei drehbar. Führt man. dagegen den Räumen 14 Druck zu,
so, werden, die Kolben 12,13 auseinandergetrieben, die Friktionsscheiben
17 bzw. 18 an die Kupplungsscheiben 8 bzw. 9 angedrückt und die Einzelräder 2 und
4 dadurch miteinander gekuppelt und somit gemeinsam brems- oder antrei.bbar.
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Zwecks gemeinsamer Bremsung der beiden Einzelräder 2 und 4 ist bei
dem Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 3 der Zylinderträger 10 mit dem Radzapfen
1 in beliebiger Weise uridrehbar verbunden, z. B. im ,dargestellten. Fall durch
die Keilnutenwellemverbindung 19, wobei an. die Stelle einer solchen Verbindung
auch Einzelkeile, V erbindungssch:rauben Querbolzen od. dgl. treten können. Eine
Kupplung der Einzelräder 2 und 4 mit dem Zylinderträger 10 ergibt somit eine gemeinsame
Bremsung gegenüber dem Radzapfen, 1.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 hat das Einzelrad 2 eine eigene
Bremstrommel 40, an der eine beliebige Bremseinrichtung, z. B. Bremsbacken .41,
angreifen kann. Mit 42 iis.t auf der Bremstrommel 40 ein Kettenradkranz für den
Antrieb- strichpunktiert angedeutet. Bremst oder treibt man das Einzelrad 2 an,
so kann mit ihm durch die Kolben. 12, 13 das Einzelrad 4 zu gemeinsamer Bremsung
oder gem.einsamem Antrieb verbunden werden.
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Die Kupplungsscheibe 9 bz,w. 20 kann mit der Nabe 5 einstickig ausgeführt
oder mit ihr vorschweißt, verschraubt od.:dgl. sein. Besonders zweckmäßig ist es
aber, wenn sie in weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wie gezeichnet
auf der Nabe 5 des Einzelrades 4 uridrehbar, aber, axial verschiebbar, z. B. gleichfalls
nach Art einer Kelnutenwalle bei 21 oder in sonstiger Weise, angeordnet ist und
wenn an der der Kupplungsscheibe 9 bz,w. 20 entgegengesetzten Seite ein mit der
Naibe3 des Ein:zedrades 2 verbundener Flansch 22 vorgesehen ist; welcher die axiale
Bewegung der Kupplungsscheibe9 bzw. 20 begrenzt. Dann nimmt die aus der Nabe 3,
dem Flansch 22 und .der Verbindung 23, 24 zwiisoh£n der Nabe 3 und dem Flansch 22
bestehende Kenstruktion
die ganze axiale, durch die Kolben 12 und
13 beim Kuppeln ausgeübte: Kraft auf, so daß die Lager 6 und 7 von dieser Kraft
vollständig entlastet sind.
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Bei Anordnung eines derartigen Flansches 22 kann die Kupplungsscheibe,
9 bzw. 20 eine weitere X upplungsschei:be 25 erhalten, und zwischen, der
Kupplungs.sch,eibe 25 und dem Flansch 22 kann zunächst bei dein, Ausführungsbeispielen
nach den Fig. 1 bis 4 und 8 eine weitere Friktionss.cheibe! 2.7 angeordnett sein.
Dadurch wird die Anzahl kuppelnder Flächen, indem eine Art Lamellenkupplung gebildet
wird, verdoppelt, und die Naben 3 und 5 werden beim Kuppeln mit besonders, großer
Kraft zu. einem einheitlichen Block verbunden. Diese Wirkung kann noch verstärkt
werden, wenn weitere Kupplungs- und Friktionsscheiben zwischengeschaltet werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 sind statt der flexiblen Beläge
17, 18 konische Ringwülste 28 und 29 vorgesehen, welche in mit entsprechenden Ringnuten
versehene, mit 8 bz.w. 9 bezeichnete Kupplungsscheiben eingreifen. Dabei muß der
Flankenwinkel der Ringnuten derart gewählt werden, daß die Anordnung beim Entkuppeln
nicht selbsthemmend ist.
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Bei größerer Baulänge der Kupplungseinrichtung können an Stelle von
Ringnutenkupplungen auch einfache Konuiskupplungen treten. Die in Fig. 4 gezeigte
Kupplungsart kann auch an Stelle der Kupplung 9, 22, 25, 27 in Fig. 1 treten, und
es können auch hierbei die! Kupplungsscheiben vermehrt werden.
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Fig. 5 und 6 zeigt in Teildarstellung die. Anwendung- von Lamellen.
Dabei ist eine Lamellenscha,r 31 gegenüber der Nabe 3 z. B. .durch Umfassen von
Rippen 30 im Innern des Rohrstücks 23 mit diesem mittels Aussparungen 43 uudrehbar,
aber in Achsrichtung des Radzapfens 1 verschiebbar verbunden. Die Lamellen 32 der
anderen Lamellensehar sind gleichfalls in Achsrichtung des Radzapfens 1 ve.rschiebbar,
umgreifen mit Aussparungen. 44 die in. dem Radzapfen: 1 gelagerten Keile 45 und
sind durch Eingreifen in Nuten der Nabe 5 uridrehbar gelagert. Ist eine, eigene
Bremstrammiel 40 oder ein Antrieb42 am Einzelrad 2 vorhanden, dann können die Keile
45 wegbleiben. Durch Zusammendrücken jeder Lamellenkupplung wird die Kupplung bewirkt.
Obwohl die Lamellenkupplung gemäß der Fig.5 keine, Kolben aufweist, kann sie ebenso.
bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 4 und 8 mit Kolben 12,13
versehen
sein.
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Weiterhin bezeichnet 33 -b@zw. 34 in den Fig. 1 bis 3 und 8 mit dein
Kolben 12 bzw. 13 verbundene Metallringe, welche im Fall der Eig. 1 und 8 die Beläge
17 bzw. 18 tragen; die Metallringe 33, 34 können durch Abziehfedern 35 miteinander
verbunden sein, welche beim Lösen der Kupplung die Beläge, 17 und 18 von den Kupplungsscheiben
8 und 9 entfernen.. 36 sind Aus,spa,rungem des Tragflansches 37 am Zylinderträger
10, welche den Federn 35 den Durchtritt gestatten.
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Bei der Verwendung von Kupplungsinittel,n gennäß E,ig. 4 können entsprechende
Abziehfedern an den Ringnuten tragenden Ringen 28 bzw. 29 angreifen, desgleichen
bei Konuskupplungen an den Kon.usscheiben.
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Bei denn Ausführungsbei,spizl nach Fig.5 können axiale Abziehfeidern
vorgesehen sein, welche z. B. die Ringe 48 und 49 zusammenzuziehen streben.
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Fig. 5 zeigt ferner, wie zum Kuppeln, statt Kolben der radial spreizbare
Ring 50 verwendet werden kann, der beim Spreizen nach außen die Ringe 48; 49 axial
auseinandertreibt und so, die Lannellenkupplung oder andere Kupplungsmittel betätigt.
Die radiale Sprenz-Fähigkeit des Ringes 50 wird erzielt durch den innerhalb des
Ringes gelagerten, den Spreiz-Keilring 50 auseinande@rtreiibenden, sekto@rförmi:gen
Keilring 51. Dessen Sektoren werden nach außen getrieben. durch Verschiebung des
Keilrings 52, im gezeichneten Fall von. links nach. rechts, z. B. mittels eines
in Aden Keilring- 52 durch Schlitze 53 des Radzapfens 1 hindurch eingreifenden Mitnehmerbolzens
54, der seinerseits in beliebiger Weise über das Gestänge 55 angetrieben sein kann.
Mit 56 sind zwischen den einzelnen Sektoren des Keilrings 51 angeordnete Rückziehfedern
bezeichnet, die zum leichten Entkuppeln. dienen.
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In Fig. 8 ist der Zylinderträger 10 als um den Radzapfen 1 umlaufend
gedacht. Dabei bezeichnet 57 eine seitlich gegen den Radzapfen 1 dichthaltende Ringnut,
durch welche aus der Druckmittelleitung 16 das Druckmittel bei jeder Drehstellung
des Zylind.ertrügers 10 den von der Ringnut 57 ausgehenden. Leitungen 15 zu den
Zylinderräumen 14 zugeführt wird. Die Ringnut 57 kann, wenn statt der Kolben 12,
13 ein axial spreizbarer Ring 50 vorgesehen bist, auch in denn Keilring 52 vorgesehen
sein, und, ihre Seitenflächen bilden dann bei um den Radzapfen 1 umlaufendem Keilring
52 die Angriffsflächen für den Querbalzen 54.
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In Fig. 1 sind noch Entlüftungskanäle 38 an der Doppelflächen-Kupptun:gsscheibe
9, Entlüftungsöffnungen 39 am Teil 23 und Dichtungsmanschetten 40 aus, Leder 0d.
dgl. an den Kolben 12,13 vorgesehen, welche durch leichte Druckfedern 41,
deren Kraft zweckmäßigerweise wesentlich kleiner ist als die! der Feldern 35, gegen
Abklappen von den. Kodbenst rnflächen gesichert sein können. Diese Maßnahmen sind
beii allen Ausführungsarten der erfindungsgemäßen Radanordnung anwendbar.
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Obwohl in der Zeichnung nur Zwillingsräder dargestellt sind, kann
die Erfindung auch auf Radanordnungen mit mfehr als zwei Einoe@lrädern angewendet
werden, wobei die Kupplungseinrichtung jeweils zwischen zwei zu kuppelnden Einzelrädern
angeordnet werden kann.