-
Für beide Drehrichtungen umschaltbare Klemmrollen-Freilaufkupplung,
insbesondere für Verteilergetriebe von Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft eine
für beide Drehrichtungen umschaltbare Klemmrollen-Freilaufkupplung, insbesondere
für Verteilergetriebe von Kraftfahrzeugen, mit zwei je einen Kupplungsteil
bildenden Laufringen, zwischen denen paarweise übereinanderliegend Klemmrollen angeordnet
und beide Kränze von Klemmrollen in je einem Käfig geführt sind.
-
Bei Klemmrollen-Freilaufkupplungen allgemein und insbesondere bei
ihrer Verwendung in Verteilergetrieben bei Lastkraftwagen mit Allradantrieb spielt
das Problem des Lösens unter Last eine große Rolle. Beim erwähnten Anwendungsfall
erfolgt der Antrieb dieser Fahrzeuge in bekannter Weise derart, daß bei Bodenhaftung
aller Fahrzeugräder nur die Hinterräder angetrieben werden, Rutschen diese durch,
so werden auch die Vorderräder angekuppelt.
-
Dies wird dadurch erreicht, daß der vom Verteilergetriebe aus zu den
einzelnen Achsen führende Antriebsstrang unterbrochen ist und die beiden zur Hinter-
und Vorderachse führenden Antriebsstränge über die Laufringe einer Klemmrollen-Freilaufkupplung
in Verbindung stehen. Bei Bodenhaftung aller Fahrzeugräder läuft der zur Hinterachse
füh-
rende Antriebsstrang langsamer um als der zur Vorderachse. Die verschiedenen
Drehzahlen der Antriebsstränge werden durch verschiedene übersetzungen der Achsgetriebe
erzielt. Solange der mit dem Hinterachsantrieb verbundene Kupplungslaufring langsamer
umläuft als der andere Laufring, besteht Freilauf.
-
Rutschen jedoch die Hinterräder durch, so läuft ihr Kupplungslaufring
schneller um als der mit dem Vorderachsantrieb verbundene Laufring. Die Freilaufkupplung
rückt ein und damit ist der Antriebsstrang von der Hinterachse zur Vorderachse über
die eingerückte Freilaufkupplung geschlossen.
-
Diese Wirkungsweise der Klemmrollen-Freilaufkupplung muß auch in der
anderen Drehrichtung, d. h. bei Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges, vorhanden
sein. Dazu muß aber die Freilaufkupplung umgeschaltet werden, d. h., ihre
Klemmrollen müssen auf den anderen Keilflächen des langsamer laufenden Laufringes
anliegen. Dieses Umschalten der Freilaufkupplung, d. h. das Herausziehen
der Klemmrollen aus der Klemmstellung erfordert große Kraft bzw. läßt sich oft gar
nicht bewerkstelligen.
-
Nun gibt es zwar schon Klemmrollen-Freilaufkupplungen, die sich unter
Last lösen lassen. Bei einer bekannten Freilaufkupplung dieser Art liegen zwischen
den Laufringen zwei Kränze von Klemmrollen, die je in einem Käfig
geführt sind. Die Klemmrollen sind paarweise radial übereinander angeordnet. Zwischen
ihnen liegt ein Stützring, der beiderseits Klemmflächen aufweist. Das Lösen erfolgt
durch Drehung der Käfige und des Stützringes relativ zueinander. Diese Freilaufkupplung
hat einen komplizierten Aufbau aus vielen Einzelteilen. Besonders der Stützring
mit seinen beidseitigen Klemmflächen ist ein schwierig herzustellender Bauteil.
-
Bei einer anderen bekannten Freilaufkupplung wird zwar dieser Stützring
weggelassen, und die Klemmrollen stützen sich aufeinander ab. Diese Klemmrollen
haben aber eine bestimmte Form oder zumindest ungleiche Radien. Außerdem sind auch
noch die beiden Käfige vorhanden, und zwar sind diese in Umfangsrichtung elastisch
gegeneinander verspannt. Diese Freilaufkupplung ist nicht ohne besondere zusätzliche
Maßnahmen für beide Drehrichtungen verwendbar.
-
Aufgabe der Erfindung ist die bauliche Vereinfachung dieser unter
Last lösbaren Freilaufkupplungen. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch
gelöst, daß bei einer Kupplung der eingangs genannten Gattung der eine Laufring
in an sich bekannter Weise in beiden Drehrichtungen wirksame Keilflächen aufweist
und daß ein dünnwandiger, radial elastisch dehnbarer Schaltring zwischen den beiden
Klemmrollenkränzen angeordnet ist. Dieser Schaltring ist in an sich bekannter Weise
durch eine Bremse abbremsbar.
-
Die erfindungsgemäße Klemmroßen-Freilaufkupplung besteht aus wenigen,
einfach herzustellenden Teilen und ist daher gegenüber der erstgenannten bekannten
Kupplung herstellungs- und montagemäßig im Vorteil. Der Schaltring kann als ein
beidseitig glatter kreiszylindrischer Ring ausgebildet sein. Er weist radial eine
hinreichende elastische Verformbarkeit auf, so daß die Rollen, welche zwischen dem
Schaltring
und dem zylindrischen Laufring liegen. ein-eklemmt werden.
-
Gegenüber der letztgenannten bekannten Freilaufkupplunor hat eine
Kupplung nach der Erfindung den Vorteil -, daß an Stelle zweier starrer Klemmrollenkäfige,
welche beim Entkuppeln relativ zueinander gedreht werden müssen, nur ein glatter
und radial elastischer Schaltring benötigt wird. Auch können die Klemmrollen dadurch,
daß der Stützring zwischen ihnen angeordnet ist, gleiche Durchmesser aufweisen.
Durch Relativdrehung des Schaltringes wird der Klemmschluß gelöst, und zwar unabhängig
davon, welche Durchmesser die Klemmrollen aufweisen.
-
Außerdem ist gegenüber beiden bekannten Anordnungen die Kraft zum
Lösen herabgesetzt, denn der erfindungsgemäße Schaltring greift am Umfang der Klemmrollen
an, die bekannten Käfige dagegen in ihrer Mittelebene, wobei gleitende Reibung auftritt.
Diese tritt bei der Kupplung nach der Erfindung nicht auf.
-
Bevorzugt wird eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Klemmrollenkäfige
durch radiale Stege zu einem gemeinsamen Käfig für beide Klemmrollenkränze
verbunden sind und die Stege derart durch Ausnehmungen des Schaltringes ragen, daß
der Käfig und der Schaltring relativ zueinander begrenzt drehbar sind. Der
Stützring ist dabei beiderseits kreiszylindrisch ausgebildet. Es ist jedoch möglich,
auch den Stützring mit Keilflächen zu versehen, die dann radial in die gleiche Richtung
weisen müssen, wie diejenigen am Laufring. Es ist natürlich gleichgültig, welcher
der beiden Laufringe mit Keilflächen versehen ist.
-
Die Zeichnungen zeigen Kupplungen nach der Erfindung in Ausführungsbeispielen,
und zwar F i g. 1 einen Teilquerschnitt durch eine Klemmrollen-Freilaufkupplung,
F i g. 2 einen Längsschnitt dieser Freilaufkupplung und F i g. 3 eine
Freilaufkupplung mit anderem Schaltring in Abwicklung.
-
Nach F i g. 1 und 2 ist die Klemmrollen-Freilaufkupplung 4
innerhalb eines Verteilergetriebes 16 in einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb
angeordnet. Die beiden Kupplungslaufringe 5 und 6 sind mit den zur
Hinter- und Vorderachse führenden Antriebssträngen verbunden. Der mit dem Antriebsstrang
zur Hinterachse verbundene innere Laufring 5 läuft langsamer um als der äußere
Laufring 6. Der innere Laufring 5 trägt Keilflächen 7 mit den
für je eine Drehrichtung wirksamen Teilflächen 8 und 9.
Zwischen
den Laufringen 5 und 6 ist der Schaltring 10 konzentrisch angeordnet.
Der Schaltring ist beiderseits zylindrisch und weist eine ausreichende elastische
Dehnbarkeit auf. Zwischen je einem Laufring 5 bzw. 6 und dem
Schaltring 10 ist ein Kranz von Klemmrollen 12 angeordnet. Diese sind in
einem gemeinsamen Käfig 11 geführt. Die Stege 13 des Käfigs
11 ragen durch Aussparungen 14 im Schaltring 10, so daß die Klemmrollen
12 radial übereinanderstehen. Der Schaltring 10 ist durch die federbelastete
Bremse 15 am stillstehenden Getriebegehäuse 16 abgestützt. Die Wirkungsweise
des Freilaufes ist folgende: Die Laufringe 5 und 6 drehen sich in
Pfeilrichtung. Der Schaltring 10 wird durch die Bremse 15 abgebremst
und hält den Käfig 11 über die Stege 13
zurück, bis die Klemmrollen
12 an der Teilfläche 8
anliegen. Infolge der unterschiedlichen Achsüber. setzung
läuft der äußere Laufring 6, der an di( Vorderachse angeschlossen sei, schneller
um, d. h. die Freilaufkupplung ist gelöst.
-
Rutschen die Hinterräder des Fahrzeuges durch so überholt der innere
Laufring 5 den äußeren ir Pfeilrichtung. Dabei drücken die Teilflächen
8 de5 Laufringes 5 auf die Klemmrollen 12 und auf der Schaltring
10. Dieser verformt sich elastisch und gibt den Druck auf die äußeren Klemmrollen
12 weiter. Beide Laufringe 5 und 6 sind so miteinander verklemmt und
können nur noch mit gleicher Drehzahl umlaufen, d. h., die Räder an der Vorderachse
drehen zwar etwas langsamer als die Räder an der Hinterachse, übertragen aber dabei
das Antriebsmoment. Bekommen die Hinterräder wieder Bodenhaftung, so dreht sich
der Laufring 5 wieder mit einer etwas geringeren Drehzahl als der Laufring
6,
und die Klemmrollen 12 werden durch den Laufring 6 aus der Klemmstellung
herausgerollt. Die Freilaufkupplung ist wieder gelöst.
-
Soll nach einer Fahrt mit Allradantrieb, also mit gesperrter Freilaufkupplung
4, die Fahrtrichtung gewechselt werden, z. B. von Vorwärtsfahrt auf Rückwärtsfahrt
übergegangen werden, muß der Schaltring 10 etwas entgegen dem Uhrzeigersinn
gedreht werden, bis die Klemmrollen 12 an der Keilfläche 9 anliegen. Dieses
Verdrehen des Stützringes 10 aus der Klemmstellung heraus erfolgt mit geringer
Kraft, da der Kraftangriff für jede Klemmrolle 12 am Umfang erfolgt, so daß sie
alle aus der Klemmstellung herausrollen. Das Verdrehen des Schaltringes
10 beim Umschalten auf entgegengesetzte Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges
erfolgt dabei in bekannter, nicht dargestellter Weise durch den Gangschalthebel
des Kraftfahrzeuggetriebes.
-
In F i g. 3 ist eine Abwicklung einer Freilaufkupplung mit
einem anderen Schaltring 17 dargestellt. Der Schaltring 17 trägt ebenfalls
Keilflächen 18, die gleich oder annähernd gleich wie die des Laufringes
5
ausgebildet sind und radial in dieselbe Richtung weisen wie diese. Die Wirkungsweise
ist die gleiche wie die der vorher beschriebenen Ausführungsform. Der Klemmrollenkäfig
ist in F i g. 3 nicht dargestellt.