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Ausgleichskupplung für mit Nachlauf angetriebene Anhängertriebachsen
Die Erfindung betrifft eine Ausgleichskupplung für mit Nachlauf angetriebene Anhängertriebachsen.
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Die Räder derartig angetriebener Anhängerachsen sollen im normalen
Fahrbetrieb die ihnen zugeordneten Antriebsteile überholen können und erst bei Schlupf
der Zugmaschinenräder zum Antrieb herangezogen werden. Zu diesem Zweck ist es bereits
bekannt, zwischen zugmaschinenseitigem Antrieb und Anhängertriebachse Überholkupplungen
oder Freiläufe zusätzlich zu dem üblichen Differentialgetriebe, welches an der Anhängertriebachse
vorgesehen ist, einzubauen. Außerdem kann diesen bekannten Ausgleichskupplungen
auch noch eine Sperre zugeordnet sein, die ein Umgehen der Überholkupplung oder
des Freilaufes für Rückwärtsfahrt und zum Bremsen mit dem Zugmaschinenmotor ermöglicht.
Diese Ausgleichskupplungen sind jedoch wegen ihrer Vielgliedrigkeit sehr aufwendig,
beanspruchen einen erheblichen Einbauraum unter dem Anhänger und gestatten nicht
eine Betätigung der Überholsperre während der Fahrt.
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Es ist auch bereits eine Ausgleichskupplung, die aber an Stelle eines
üblichen Differentialgetriebes in Kraftfahrzeugachsen eingebaut werden soll, bekannt,
hei der eine Schaltung während der Fahrt zum Bremsen der Räder vorgesehen ist. Bei
dieser Ausgleichskupplung ist jedoch nur bei Vorwärtsfahrt ein Ausgleich dar beiden
Radseiten gegexenander möglich, während bei Rückwärtsfahrt eine aus Reibscheiben
bestehende Feststellvorrichtung eingeschaltet werden muß, die einen Radausgleich
verhindert. Eine Motorbremsung muß ebenfalls über diese Reibscheibenanordnung erfolgen.
Diese Anordnung ist jedoch nicht nur für die Übertragung eines größeren Antriebsdrehmomentes
für Rückwärtsfahrt, sondern auch für die Übertragung größerer Bremsmomente ungeeignet,
weil weder bei Rückwärtsfahrt noch bei Motorbremsung formschlüssige Kupplungen wirksam
werden.
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Die Erfindung geht von bekannten Ausgleichskupplungen, die jedoch
nicht für mit Nachlauf angetriebene Anhängertriebachsen, sondern an Stelle üblicher
Kegelraddifferentialgetriebe in Kraftfahrzeugachsen vorgesehen sind, aus, bei denen
ein Ausgleichsgehäuse, das fest mit dem koaxial dazu-angeordneten Antriebstellerrad
verbunden ist, im Innern mit einem koaxial angeordneten Antriebskiauensatz versehen
ist und an seinen Gehäuseenden `die inneren Radwellenenden drehbar koaxial aufnimmt,
auf denen jeweils ein der betreffenden Radseite zugeordneter Klauensatz drehfest
und axial verschiebbar gelagert ist, wobei die den Radseiten zugeordneten Klauensätze
über sich am Ausgleichsgehäuse abstützende Druckfedern zum Eingriff mit dem Antriebsklauensatz
gedrückt werden und den Antriebsklauensatz über sich axial erstreckende doppelseitige
Auflaufnocken unabhängig voneinander in beiden Drehrichtungen überholen können.
Diese bekannten Ausgleichskupplungen für Kraftfahrzeugantriebsachsen sind jedoch
nicht mit einer Überholsperre versehen und können daher auch nicht für eine Motorbremsung
der Räder verwendet werden.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Ausgleichskupplung
zu schaffen, bei der die Räder der Anhängertriebachse in -beiden Drehrichtungen
unabhängig voneinander die zugeordneten Antriebsteile überholen können und in beiden
Drehrichtungen über formschlüssige Kupplungen angetrieben werden können, wobei außerdem
eine während der Fahrt für beide Drehrichtungen schaltbare Überholsperre zum Bremsen
der Räder mit dem Zugmaschinenmotor vorgesehen sein soll. Weiterhin sollen alle
zu einer derartigen Antriebsvorrichtung gehörenden Teile in einem Gehäuse in gedrängter
Bauform untergebracht sein.
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Die Erfindung besteht bei einer Ausgleichskupplung für mit Nachlauf
angetriebene Anhängertriebachsen darin, daß die Auflaufnocken an einem sich koaxial
zwischen Antriebsklauensatz und den den Radseiten zugeordneten Klauensätzen befindlichen
Schaltstück angeordnet sind, welches gegenüber dem Antriebsklauensatz verdrehbar
und unabhängig von dessen Drehrichtung während des Fahrbetriebes in zwei Rastvertiefungen
zwangsweise einschaltbar ist, in denen die Auflaufnocken in Drehrichtung hinter
den Antriebsklauen stehen (Überholvorgang) oder in
Drehrichtung
vor den Antriebsklauen stehen (Überholsperre). Bei dieser Ausgestaltung werden bei
Schlupf der Zugrnaschinenräder in beiden Drehrichtungen formschlüssige Kupplungen
wirksam, und durch Verstellen des Schaltstückes kann für beide Drehrichtungen eine
Bremsung der Räder über den Motor durchgeführt werden. Die Ausgleichskupplung nach
der Erfindung beansprucht nur einen geringen Raum und macht die Anordnung eines
zusätzlichen Differentialgetriebes überflüssig.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Ausgleichskupplung
nach der Erfindung veranschaulicht. Es stellen dar: Fig. 1 einen Querschnitt durch
die Ausgleichskupplung gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie
II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 111-11I in Fig. 1, in einem
größeren Maßstab dargestellt, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig.
2, wobei in dieser Figur die Vorwärtsfahrt erläutert wird, Fig. 5 eine Abwicklung
entlang dem Abwicklungskreis V in Fig. 4, Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie
IV-IV, jedoch in einer Stellung der Ausgleichskupplung, die sich beim Rückwärtsfahren
ergibt, Fig. 7 eine Abwicklung entlang dem Abwicklungskreis VII in Fig. 6, Fig.8
einen weiteren Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1, jedoch bei Bremsstellung
der Ausgleichskupplung, Fig. 9 eine Abwicklung entlang dem Abwicklungskreis IX in
Fig. B. -Der Antrieb der zu einem Achsaggregat des Anhängers gehörigen Räder erfolgt
über die Radwellen 1 und 2, die mit der zugmaschinenseitig, z. B. über eine Zapfwelle
eines Schleppers, mit Nachlauf angetriebenen. Welle 3 über das Kegelritzel 4 und
das Antriebstellerrad 5 in Verbindung stehen. Mit dem Antriebstellerrad 5 lösbar
verbunden ist ein einen Antriebsklauensatz 7 enthaltendes Antriebszwischenstück
6. Mit den Radwellen 1 und 2 sind Achszwischenstücke 8 und 9 mit Klauensätzen 10
und 11 drehfest, jedoch axial verschiebbar verbunden. Die Achszwischenstücke 8 und
9 werden mittels Druckfedern 12 und 13 in Richtung auf das Antriebszwischenstück
6 gedrückt, so daß die Klauensätze 10 und 11 der Achszwischenstücke 8 und 9 im Normalfall
mit dem Antriebsklauensatz 7 des Antriebszwischenstückes 6 im Eingriff stehen.
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Koaxial zu dem Antriebszwischenstück 6 und zwischen den Achszwischenstücken
8 und 9 ist ein Schaltstück 14 angeordnet. Dieses Schaltstück ist mittels Vorsprünge
15 zwischen dem lösbar mit dem Antriebstellerrad 5 verbundenen Ausgleichsgehäuse
23, 24 geführt, wobei es sich relativ zu dem Antriebszwischenstück 6 um einen gewissen
Betrag drehen kann. Die beiden Endstellungen, in die das Schaltstück 14 verschoben
werden kann, sind durch eine Rastkugel 16, die unter Wirkung einer Druckfeder 17
und einer Stiftschraube 18 in entsprechende Rastvertiefungen 19 bzw. 20 des Schaltstückes
14 gedrückt wird, festgelegt.
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Wie in den Fig. 5, 7 und 9 erkennbar ist, ist das Schaltstück 14 an
seinen beiden Seiten mit Auslaufnocken 21 versehen, die - wie nachfolgend beschrieben
ist - den Überhol- bzw. Bremsvorgang der Ausgleichskupplung ermöglichen. Das Schaltstück
14 erstreckt sich, wie Fig. 3 zeigt, mit einer Schaltnase 22 aus dem Ausgleichsgehäuse
23, 24 heraus, über die - wie ebenfalls nachfolgend beschrieben - der Schaltvorgang
von außen her eingeleitet wird.
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Das mit dem Antriebstellerrad fest verbundene Ausgleichsgehäuse 23,
24, das damit verbundene Antriebszwischenstück 6 und das Schaltstück 14 besitzen
dieselbe durch den Antrieb eingeleitete Drehzahl, die bezüglich der Raddrehzahl
(etwa 50 min -1 im Normalfall um etwa 10 % kleiner ist.
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Die Schaltnase 22 des Schaltstückes 14 bewegt sich bei jeder Umdrehung
des Ausgleichsgehäuses 23, 24 unter einer Schaltrolle 25, die an einem Winkelhebel
26 gelagert ist, hindurch. Der Winkelhebel 26 ist um den festen Punkt 27 schwenkbar
und wird mittels einer Zugfeder 28 gegen das Ausgleichsgehäuse 23, 24 gedrückt,
so daß sich die Schaltrolle 25 am Außenumfang des Ausgleichsgehäuses 23, 24 abwälzt.
Die Zugfeder 28 greift am Hebelarm 30 eines zweiarmigen Hebels 29 an, der um einen
festen Drehpunkt im Gehäuse schwenkbar angeordnet ist und dessen anderer Hebelarm
31 an seinem äußeren Ende mit einem Seilzug oder Gestänge 32 verbunden ist.
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Bei normaler Vorwärtsfahrt befindet sich das Schaltstück 14 in bezug
auf das Antriebszwischenstück 6 in der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Lage. Wird
die Ausgleichskupplung in Pfeilrichtung 33 angetrieben, so wird die Schaltnase 22
des Schaltstückes 14 von der Schaltrolle 25 in die in Drehrichtung hintenliegende
Anschlagstellung gedrückt. Die Auflaufnocken 21 des Schaltstückes 14 liegen dabei
mit ihren höchsten Punkten an der Rückseite des Antriebsklauensatzes 7 des Antriebszwischenstückes
6, in Pfeilrichtung 33 gesehen.
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Da die Anhängerachse mit Nachlauf angetrieben wird, d. h. daß sich
die Anhängerräder bzw. die Radwellen 1 und 2 schneller drehen als die zu ihrem Antrieb
vorgesehenen Antriebsteile, können die Achszwischenstücke 8 bzw. 9 mit ihren Klauensätzen
10 bzw. 11 am Antriebsklauensatz 7 des Antriebszwischenstückes 6 überholen. Das
geschieht in der Weise, daß die Klauensätze 10 bzw. 11 auf die Auflaufnocken 21
des Schaltstückes 14 auflaufen und entgegen der Kraft der Druckfedern
12 bzw. 13 aneinandergedrückt werden und sich somit an dem Antriebsklauensatz
7 vorbeibewegen können. Die Klauensätze 10 bzw. 11 der Achszwischenstücke 8 bzw.
9 können den Antriebsklauensatz 7 des Antriebszwischenstückes 6 auch überholen,
wenn die Radwellen 1 und 2 - beispielsweise bei Kurvenfahrt - unterschiedliche Drehzahlen
aufweisen. Die Drehzahl der Achszwischenstücke 8 oder 9 kann jedoch nicht kleiner
werden als die Drehzahl der durch das Antriebszwischenstück 6 mit seinem Antriebsklauensatz
7 repräsentierten Antriebsteile. Es ist deshalb nicht möglich, daß ein zu dem beschriebenen
Anhängerachsaggregat gehöriges Rad stehenbleibt, denn es wird an seiner unteren
freien Drehzahlgrenze zwangläufig mit der Drehzahl der Antriebsteile mitgenommen.
Bei der vorstehend beschriebenen Schaltstellung für Vorwärtsfahrt rastet die Rastkugel
16 in der Rastvertiefung 20 des Schaltstückes 14 ein. Somit wird das Schaltstück
14 in seiner für das Überholen des Antriebsklauensatzes 7 des Antriebszwischenstückes
6 durch die Klauensätze 10 und 11 der Achszwischenstücke 8 und 9 erforderlichen
Lage gehalten. Die Federspannung der auf die Rastkugel 16 einwirkenden Druckfeder
17 muß einmal so bemessen sein,
daß das Schaltstück 14 nicht durch
die vors der Schaltrolle auf die -- in Pfeilrichtung 33 gesehen -rückwärtige Flanke
der Schaltnase 22 ausgeübte Rückdruckkraft aus seiner gerasteten Lage herausgedrückt
wird; weiterhin richtet sich die Bemessung der Federspannung der Druckfeder 17 nach
der Kraft, die die Druckfedern 12 und/oder 13 auf die zugehörigen Achszwischenstücke
8 und/oder 9 und somit auch über die zugehörigen Klauensätze 10 und/oder
11 auf die Auflaufnocken 21 des Schaltstückes 14 ausüben, d. h., daß die
Rastkugel 16 auch entgegen den Kräften, die beim Auflaufen der Klauensätze 10 und/oder
11 auf die schiefe Ebenen darstellenden Seitenflanken auftreten, in ihrer gerasteten
Lage im Schaltstück 14 verbleiben maß.
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Kommen nun bei der Vorwärtsfahrt die Zugmaschinentriebräder zum Rutschen,
so wird infolge des auftretenden Schlupfes die Fahrtgeschwindigkeit der Zugmaschine
mit dem Anhänger vermindert; dadurch tritt an den Reifenumfangsflächen eine geringere
Umfangsgeschwindigkeit auf, die auch in einer verringerten Drehzahl der Radwellen
1 und 2 und damit auch der Achszwischenstücke 8 und 9 mit ihren Klauensätzen 10
und 11 resultiert. Dagegen bleibt die den mit Nachlauf angetriebenen Antriebsteilen
erteilte Drehzahl in Abhängigkeit von der Zapfwellendrehzahl des Zugmaschinenmotors
im wesentlichen konstant. Mit Bezug auf Fig. 5 bedeutet das, daß der Antriebsklauensatz
7 schneller wird als die Klauensätze 10 und 11. Somit kommt der Antriebsklauensatz
7 mit den Klauensätzen 10 und 11 zum Eingriff und übt eine Kraftwirkung über die
Achszwischenstücke 8 und 9 auf die Radwellen 1 und 2 der Antriebsräder des Anhängers
aus.
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Wird während dieses Vorganges eine Kurve gefahren, so kann entweder
der Klauensatz 10 oder 11, der entsprechend der Lage der gefahrenen Kurve mit einer
höheren Drehzahl als der Drehzahl des Antriebsklauensatzes 7 angetrieben wird, den
Antriebsklauensatz 7 überholen, während der in der gefahrenen Kurve innenliegende
Klauensatz 10 oder 11 kraftschlüssig mit dem Antriebsklauensatz 7 im Eingriff bleibt.
Dabei ändert sich die vorstehend beschriebene, den Überholvorgang möglich machende
Lage des Schaltstückes 14 relativ zum Antriebszwischenstück 6 nicht. Der kraftschlüssige
Antrieb der Anhängerräder wird beendet, sobald die Zugmaschinenräder nicht mehr
rutschen und somit dem Fahrzeug eine höhere Geschwindigkeit erteilt wird; dadurch
werden die durch die Anhängerräder getriebenen Klauensätze 10 und 11 schneller als
der mit Nachlauf angetriebene Antriebsklauensatz 7 und können wieder in beschriebener
Weise den Antriebsklauensatz 7 überholen.
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Die Wirkungsweisen bei der Rückwärtsfahrt sind denen der Vorwärtsfahrt
mit Ausnahme der Drehrichtungsumkehr analog. Wie die Fig. 6 und 7 zeigen, wird nun
die Schaltnase 22 des Schaltstückes 14 beim Umlauf in die andere Endstellung gedrückt,
wobei die Rastkugel 16 in die andere Rastvertiefung 19 des Schaltstückes 14 einrastet.
Die Vorgänge beim Über-` holvorgang zwischen den Klauensätzen 10 und
11
einerseits und dem Antriebsklauensatz 7 andererseits und die Vorgänge beim
Antrieb der Anhängerachse, wie sie durch das Rutschen der Zugmaschinenräder verursacht
wird, entsprechen völlig den beschriebenen Vorgängen bei der Vorwärtsfahrt.
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Die Ausgleichskupplung gemäß der Erfindung gestattet es, während der
Fahrt durch Schalten bei einer M¢torbremsung die mit Nachlauf getriebenen Räder
des Anhängers zu bremsen. Dazu ist es notwendig, das Schaltstück 14 in die in den
Fig. 8 und 9 dargestellte Lage zu bringen. Das geschieht folgendermaßen: Über das
Gestänge 32 wird der zweiarmige Hebel 29 in der Weise verschwenkt, daß die
Spannung der Zugfeder 28 größer wird. Die Vergrößerung der Federspannung bewirkt
über den Winkelhebel 26 mit denn festen Drehpunkt 27 eine Erhöhung der Andrückkraft
der Schaltrolle 25 an der ihr zugeordneten Laufbahn auf dem Umfang des Ausgleichsgehäuses
23, 24, Wird nun bei Vorwärtsfahrt in der Pfeilrichtung 33 getrieben, so bewegt
sich die Schaltnase 22_ des Schaltstückes 14 während eines Umlaufes unter der Schaltrolle
25 hindurch, wobei die Schaltrolle zunächst das Bestreben hat, die Schaltnase 22
über ihre in Drehrichtung vomliegende Flanjpe in ihrer für die Pfeilrichtung 33
bei Vorwärtsfahrt charakteristischen Lage zu halten. Dabei befindet sieh die Raukugel
16
in der Rastvertiefung 20. Durch .die stattgefundene Erhöhung der Federkraft
aber bewirkt der erhöhte Druck der Schaltrolle 2S auf die in Pfeilrichtung 33 hintenliegende
Flanke .der Schaltnase 22 einen erhöhten Rückdruck, der ausreichend ist, um das
Schaltstück 14 über die Schaltnase 22 aus der Rastvertiefung 20 zu entfernen
und in Pfeilrichtung 33 eine zusätzliche Beschleunigung zu erteilen. Das Schaltstück
14 befindet sich nunmehr frei beweglich zwischen seinen durch die Rastvertiefungen
19 und 2Q gegebenen Endlagen. Die Klauensätze 10 und 11 erfassen nun die Auflaufnocken
21 des Schaltstückes 14 und drücken dasselbe in Drehrichtung weiter, bis .die Rastkugel
1.6 in die Rastvertiefung 19 einrastet. Jetzt können die =Klauensätze 10 und 11
nicht mehr überholen, weil die höchsten Punkte der Auflaufnocken 21 nunmehr an der
vorderen Seite, in Drehrichtung gesehen, des Antriebsklaue nsatzes 7 anliegen. Die
mit den Rädern in Verbindung stehenden Klauensätze 10 und 11 drücken sich jetzt
fest an den Antriebsklauensätz 7 an, womit die Räder an einer schnelleren Drehung
als die den Antriebsteilen erteilten Drehzahl gehindert werden. Die Bremsung der
Anhängerräder wird nun wirksam.
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Nachdem der Bremsvorgang einmal eingeleitet ist, kann die Zugfeder
28 wieder in ihren ursprünglichen Spannungszustand zurückgeführt werden, damit kein
unnötiger Verschleiß der Schaltnase 22 und der damit zusammenarbeitenden Teile stattfindet.
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Zum Aufheben der Bremswirkung maß sich der Antriebsklauensatz 7 von
den Klauensätzen 10 und 11 lösen, d. h., das Antriebszwischenstück mit dem Antriebsklauensatz
7 maß sich kurzzeitig schneller drehen als die Radwellen 1 und 2 mit den zugehörigen
Achszwischenstücken 8 und 9 und den Klauensätzen 10 und 11; das kann dadurch erfolgen,
daß der Zugmaschinenantrieb kurzfristig ausgekuppelt und gleichzeitig der Motor
und damit die Zapfwelle kurzfristig beschleunigt wird. Die Auskupplungs- und Beschleunigungszeit
maß so bemessen werden, daß sie ausreicht, um während einer Umdrehung der Antriebsteile
der Ausgleichskupplung die Schaltnase 22 unter der Schaltrolle 25 hindurchzuführen,
wobei erstere durch die Schaltrolle wieder in ihre normale Lage für Vorwärtsfahrt
gedrückt wird,- wobei also die Rastkugel 16 die Rastvertiefung 19 verläßt und, wie
in den Fig. 4 und 5 dargestellt, bei der Rastvertiefung 20 wieder einrastet. Jetzt
können die Klauensätze 10 und 11 den Antriebsklauensatz 7 wieder überholen.
In
analoger Weise findet auch die Bremsung der Anhängerräder bei der Rückwärtsfahrt
statt. Dabei wird die in den Fig. 6 und 7 gezeigte Rastvertiefung 19 verlassen,
und das Schaltstück 14 wird in Pfeilrichtung 34 transportiert, bis die Rastkugel
16 in die Rastvertiefung 20 einrastet.
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Das Schalten des Schaltstückes 14 in die jeweils gewünschte Rastvertiefung
19 oder 20 während der Fahrt kann auch durch ein an sich bekanntes, an Stelle der
beschriebenen Rollenschaltung angeordnetes Schaltgetriebe erfolgen.
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Um das Geräusch der sich überholenden Klauen zu dämpfen, können an
sich bekannte und hier nicht zeichnerisch dargestellte Dämpfungsplatten an der Auftreffstelle
der Klauen vorgesehen sein.