DE1193316B - Pinch roller clutch, especially for off-road vehicles with optional four-wheel drive - Google Patents
Pinch roller clutch, especially for off-road vehicles with optional four-wheel driveInfo
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Description
Klemmrollenkupplung, insbesondere für geländegängige Kraftfahrzeuge mit wahlweisem Vierradantrieb Die Erfindung bezieht sich auf eine insbesondere für den zusätzlichen Vorderradantrieb gelängegängiger Kraftfahrzeuge bestimmte Klemmrollenkupplung, die bei stillstehender Antriebswelle durch eine zwischen dem Klemmrollenkäfig und dem Klemmstern angeordnete Feder in Freilaufstellung gehalten und bei Drehung der Antriebswelle in beliebiger Richtung durch eine mit dem axial hülsenförmig verlängerten Käfig in Verbindung stehende Zylinderreibungsbremse selbsttätig einrückbar ist. Durch die Bremse wird, wenn die Antriebswelle in einer ihrer beiden Drehrichtungen läuft, der Klemmrollenkäfig entgegen der Wirkung der Ausrückfeder um einen kleinen Betrag gedreht. Dadurch werden die Klemmrollen in Einrückstellung gebracht und durch die zwischenden Klemmrollen und ihren Anlageflächen auftretende Reibung vollends eingerückt. Die Bremse ist also ein Hilfsmittel, um den. Einrückvorgang an der durch die Feder in Freilaufstellung gehaltenen Kupplung einzuleiten.Clamping roller coupling, in particular for off-road motor vehicles with optional four-wheel drive The invention relates to a particular for the additional front-wheel drive of long-distance motor vehicles certain pinch roller clutch, when the drive shaft is at a standstill by a between the clamping roller cage and the clamping star arranged spring held in the free-wheeling position and when rotating the Drive shaft in any direction by one with the axially sleeve-shaped lengthened Cage-related cylinder friction brake is automatically engaged. The brake is applied when the drive shaft is in one of its two directions of rotation runs, the clamping roller cage against the action of the release spring by a small one Amount rotated. This brings the pinch rollers into engagement and through the friction occurring between the pinch rollers and their contact surfaces completely indented. The brake is therefore an aid to the. Engagement process at the through initiate the spring in the free-wheeling position clutch.
Bei derartigen Klemmrollenkupplungen tritt bei laufender Antriebswelle Reibung zwischen dem feststehenden und dem sich drehenden Bauteil der Bremse auf. Diese Kupplungen werden daher meist dann verwendet, wenn die Antriebswelle nur gelegentlich läuft. Solche Verhältnisse liegen z. B. bei Geländefahrzeugen mit wahlweisem Vierradantrieb vor, da bei diesen der Vorderradantrieb nur bei schwierigen Bodenverhältnissen eingeschaltet wird. Dann beträgt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nur etwa 5 bis 15 km/h, so daß die Reibungsleistung der Bremse gering ist. Für die Beurteilung dieser Kupplungen ist wesentlich, in welcher Weise die durch das Schleifen der Bremse beim Einrücken der Kupplung durch Leistungsverzehr, Erwärmung und Verschleiß auftretenden Probleme gelöst sind.With such clamping roller clutches, when the drive shaft is running, friction occurs between the stationary and the rotating component of the brake. These clutches are therefore mostly used when the drive shaft only runs occasionally. Such conditions are z. B. in off-road vehicles with optional four-wheel drive, since in these the front-wheel drive is only switched on in difficult ground conditions. Then the speed of the vehicle is only about 5 to 15 km / h, so that the frictional performance of the brake is low. For the assessment of these clutches, it is essential to know how the problems arising from the dragging of the brake when the clutch is engaged due to power consumption, heating and wear are solved.
Bei einer bekannten Kupplung ist der Käfig in einzelne Segmente unterteilt, die selbst als radial verschiebbare Bremsschuhe wirken, indem sie an einer sie umgebenden Bremstrommel liegen. Beim Verschleiß dieser Bremssegmente tritt jedoch eine nachteilige Aufweitung des Käfigs auf, und ein Austausch ist nur durch Ausbau und Zerlegung der ganzen Kupplung möglich, wobei die fest angeordnete Bremstrommel hinderlich ist. Außerdem ist durch die Doppelfunktion der Segmente als Käfigbauteile und Bremsbacken ein Kompromiß in der Wahl des Werkstoffes für die Teile erforderlich.In a known coupling, the cage is divided into individual segments, which themselves act as radially displaceable brake shoes by being attached to a surrounding them Brake drum lie. When these brake segments wear, however, a disadvantageous one occurs The cage is expanded and can only be replaced by removing and dismantling it the whole clutch possible, the fixed brake drum being a hindrance is. In addition, the dual function of the segments as cage components and brake shoes a compromise in the choice of material for the parts is required.
Bei einer anderen bekannten Kupplung ist ein Bauteil, der teilweise die Funktion des Rollenkäfigs übernimmt, über einen axialen Fortsatz mit einer Scheibenbremse verbunden. Auch hier ist eine Erneuerung der auf der Achse sitzenden Bremsseheibe schwierig.In another known coupling is a component that is partially takes over the function of the roller cage, via an axial extension with a disc brake tied together. Here, too, there is a renewal of the brake disk on the axle difficult.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Klemmrollenkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die einem hohen Verschleiß unterworfenen Bremsschuhe leicht ausgewechselt werden können, und bei der ferner der Verschleiß auf ein Minimum reduziert ist.The invention is therefore based on the object of a clamping roller clutch to create of the type mentioned, in which the subject to high wear Brake shoes can be easily replaced, and also wear and tear is reduced to a minimum.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung bei einer Kupplung der eingangs genannten Gattung vorgesehen, daß die die axiale Verlängerung des Käfigs bildende Hülse am Umfang verteilte Fenster aufweist und daß Bremsschuhe von außen her in die Fenster einsteckbar, in ihnen radial verschieblich und durch Federkraft an eine innerhalb der Hülse undrehbar angeordnete zylindrische Bremsfläche angedrückt sind.To solve this problem, according to the invention, a clutch of the type mentioned provided that the axial extension of the cage forming sleeve on the circumference has distributed windows and that brake shoes from the outside can be inserted into the window, can be moved radially in them and is spring-loaded pressed against a cylindrical braking surface which is non-rotatably arranged within the sleeve are.
Bei dieser Anordnung sind die Bremsschuhe ohne Störung der Funktion der Klemmrollenkupplung über einen relativ weiten radialen Weg bis zu ihrer vollständigen Abnutzung verschieblich, und der Austausch der Bremsschuhe kann leicht von außen her erfolgen. Ferner besteht der Vorteil, daß bei eingerückter Kupplung und Erhöhung der Drehzahl die Reibungskraft durch die Fliehkraft an den Bremsschuhen verringert wird. Diese Vorteile lassen sich bei einfachem Kupplungsaufbau erreichen.With this arrangement, the brake shoes do not interfere with their function the clamping roller coupling over a relatively wide radial path until it is complete Wear and tear, and the replacement of the brake shoes can easily from the outside be done here. There is also the advantage that when the clutch is engaged and increase the speed the Frictional force due to centrifugal force on the brake shoes is decreased. These advantages can be achieved with a simple coupling structure.
Eine weitere Montageerleichterung ergibt sich, wenn die Bremsschuhe jeweils paarweise durch eine Brücke, die den jeweils zwei benachbarten Fenstern der hülsenförmigen Verlängerung des Käfigs vorhandenen Steg überbrückt, verbunden sind.A further simplification of assembly results when the brake shoes in pairs by a bridge that connects the two adjacent windows the sleeve-shaped extension of the cage existing web bridged, connected are.
Zum radialen Andrücken aller Bremsschuhe an die Bremsfläche dient vorzugsweise in bekannter Weise ein Federring oder eine Schlauchfeder.Serves to press all brake shoes radially against the braking surface preferably in a known manner a spring washer or a hose spring.
Es hat sich herausgestellt, daß man für die Bremsschuhe ein Bremsmaterial mit geringem Reibungskoeffizienten benutzen kann, so daß eine hohe Lebensdauer der Bremsschuhe gewährleistet ist. Daher sollen die Bremsschuhe aus Polytetrafluoräthylen oder einem polymeren Amidharz hergestellt sein.It has been found that a braking material can be used for the brake shoes with a low coefficient of friction, so that a long life of the Brake shoes is guaranteed. Therefore, the brake shoes should be made of polytetrafluoroethylene or a polymeric amide resin.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is described below with reference to schematic drawings explained in more detail using an exemplary embodiment.
F i g. 1 zeigt im Längsschnitt eine Radnabe, die zum Vorderradantrieb eines Kraftfahrzeugs mit Vierradantrieb gehört und mit einer erfindungsgemäßen Kupplung ausgerüstet ist; F i g. 2 zeigt die Kupplung nach F i g. 1 in größerem Maßstab; Fig.3 ist ein Querschnitt längs der Linie3-3 in F i g. 1, wobei ein Teil des Außenlaufringes weggebrochen gezeichnet ist; Fig.4 ist ein Teilschnitt längs der Linie4-4 in F ig. 2; Fig. 5 ist eine Teilansicht des Käfigs, einer Klemmrolle und eines der Bremsschuhe; F i g. 6 zeigt den Käfig in einer Stimansicht; F 1 g. 7 ist ein Teilschnitt längs der Linie 7-7 in F i g. 2; F i g. 8 ist eine Stimansicht eines Bremsschuhes. Mit 10 ist eine Welle bezeichnet, die eine nur bei Einschaltung, des Allradantriebs laufende Vorderradachse eines Kraftfahrzeugs ein mag. Das äußere Ende der Welle 10 ist bei 14 mit einer Keilverzahnung versehen. In zwei Lagern 16 ist eine Radnabe 18 auf einer gestellfesten, die Welle 10 umgebenden Hülse 12 drehbar gelagert. An der Radnabe 18 ist mittels eines Flansches 19 durch Schrauben 24 ein Rad 22 befestigt. Das Rad 22 mit der Nabe 18 kann sich normalerweise gegenüber der stillstehenden Welle 10 frei drehen. Wird jedoch bei eingeschaltetem Allradantrieb die Welle 10 angetrieben, so dreht sie das Rad 22 über die nachstehend beschriebene Kupplung.F i g. 1 shows in longitudinal section a wheel hub which belongs to the front-wheel drive of a motor vehicle with four-wheel drive and is equipped with a clutch according to the invention; F i g. 2 shows the coupling according to FIG. 1 on a larger scale; Figure 3 is a cross section taken along line 3-3 in Figure 3 . 1, with part of the outer race being broken away; FIG. 4 is a partial section along the line 4-4 in FIG. 2; Fig. 5 is a partial view of the cage, a pinch roller and one of the brake shoes; F i g. 6 shows the cage in a front view; F 1 g. 7 is a partial section along line 7-7 in FIG. 2; F i g. 8 is an end view of a brake shoe. With a shaft 10 is designated, which a front wheel axle of a motor vehicle that only runs when the all-wheel drive is switched on. The outer end of the shaft 10 is splined at 14. A wheel hub 18 is rotatably supported in two bearings 16 on a sleeve 12 which is fixed to the frame and surrounds the shaft 10. A wheel 22 is fastened to the wheel hub 18 by means of a flange 19 by screws 24. The wheel 22 with the hub 18 can normally rotate freely relative to the stationary shaft 10. If, however, the shaft 10 is driven when the all-wheel drive is switched on, it rotates the wheel 22 via the clutch described below.
Der sogenannte Klemmstern 26 der Kupplung ist von vieleckigem Querschnitt und mit einer Innenkeilverzahnung auf die Keilverzahnung 14 der Welle 10 aufgesteckt. Auf den ebenen Außenflächen des vieleckigen Klenunsterns 26 sind Klemmrollen 28 angeordnet, die jeweils zwischen einer der ebenen Flächen und der zylindrischen Innenfläche eines Laufrings 30 liegen. Der Laufring 30 ist an der Nabe 18 mittels Schrauben 32 befestigt. Eine ebenfalls mit Hilfe der Schrauben 32 befestigte Kappe 34 schützt das äußere Ende der Welle 10 und die Kupplung.The so-called clamping star 26 of the coupling has a polygonal cross section and is slipped onto the spline 14 of the shaft 10 with an internal spline. Clamping rollers 28 are arranged on the flat outer surfaces of the polygonal Klenunstern 26 , each of which lies between one of the flat surfaces and the cylindrical inner surface of a raceway 30 . The race 30 is attached to the hub 18 by means of screws 32 . A cap 34, also fastened by means of the screws 32 , protects the outer end of the shaft 10 and the coupling.
Die Klemmrollen 28 sind in Öffnungen 40 eines Rollenkäfigs 38 angeordnet, wobei jede Öffnung eine Rolle aufnimmt. Der Käfig umgibt den vieleckigen Klemmstern 26. Ein hülsenförmiger Fortsatz des Käfigs umfaßt das äußere Ende der obengenannten undrehbaren Hülse 12 sowie eine Ringmutter 42, die auf der Hülse 12 aufgeschraubt ist und an ihrer Außenseite eine zylindrische Bremsfläche aufweist. Der diese Bremsfläche umgebende Fortsatz des Käfigs 38 besitzt mehrere Fenster 44, und in jedes dieser Fenster ist ein Bremsschuh 46 eingesetzt. Es ist zweckmäßig, die Bremsschuhe 46 aus einem geeigneten Kunststoff herzustellen, der chemisch neutral ist, eine ausreichende Nachgiebigkeit und Zähigkeit besitzt, abriebfest und thermisch beständig ist, und der eine hohe mechanische Festigkeit aufweist. Solche Eigenschaften haben die Polytetrafluoräthylenharze, z. B. das unter der Handelsbezeichnung »Teflon« erhältliche, sowie aus polymeren Amiden hergestellte Nylonarten, z. B. das mit der Handelsbezeichnung »Zytel«.The pinch rollers 28 are arranged in openings 40 of a roller cage 38 , each opening receiving a roller. The cage surrounds the polygonal terminal star 26. A sleeve-shaped extension of the cage comprises the outer end of the above-mentioned non-rotatable sleeve 12 and an annular nut 42 which is screwed onto the sleeve 12 and has a cylindrical braking surface on its outside. The extension of the cage 38 surrounding this braking surface has a plurality of windows 44, and a brake shoe 46 is inserted into each of these windows. It is expedient to manufacture the brake shoes 46 from a suitable plastic which is chemically neutral, has sufficient flexibility and toughness, is abrasion-resistant and thermally stable, and which has a high mechanical strength. Such properties have the polytetrafluoroethylene resins, for. B. the under the trade name "Teflon" available, as well as made of polymeric amides nylon types, z. B. the one with the trade name "Zytel".
Gemäß F i g. 8 sind die Bremsschuhe 46 vorzugsweise als Paare ausgebildet, wobei zwischen den beiden Bremsschuhen eine Nut 53 vorgesehen ist und die Bremsschuhe miteinander verbunden sind durch einen Brückenabschnitt 40, der jeweils einen Steg 48 zwischen zwei Fenstern 44 des Käfigs 38 überbrückt. Die Bremsschuhe sind mit Fortsätzen 52 versehen, welche die Stege 48 überlappen. Gemäß F i g. 5 und 8 ist an der Außenfläche jedes Bremsschuhes eine Nut 54 zum Einlegen einer ringförmigen Feder 56, welche alle Bremsschuhe gemeinsam umschließt. Diese Feder 56 spannt die Bremsschuhe nach innen vor, so daß sie die zylindrische Bremsfläche der Ringmutter 42 berühren.According to FIG. 8 , the brake shoes 46 are preferably designed as pairs, a groove 53 being provided between the two brake shoes and the brake shoes being connected to one another by a bridge section 40 which bridges a web 48 between two windows 44 of the cage 38 . The brake shoes are provided with extensions 52 which overlap the webs 48. According to FIG. 5 and 8 is a groove 54 on the outer surface of each brake shoe for inserting an annular spring 56 which jointly surrounds all brake shoes. This spring 56 biases the brake shoes inwardly so that they contact the cylindrical braking surface of the ring nut 42.
Die Stirnfläche des vieleckigen Klemmsterns 26 ist mit einer bei 60 einen Ausschnitt aufweisenden Nut 58 versehen (F i g. 2 und 4). In der Nut 60 ist eine nach außen spannende Feder 62 angeordnet, deren Enden bei 64 nach außen abgewinkelt sind, durch den Ausschnitt 60 nach außen ragen und in eine der Öffnungen 40 des Rollenkäfigs 38 nahe dem einen Ende der in dieser Öffnung liegenden Rolle 28 eingreifen; diese Öffnung 40 besitzt zu diesem Zweck eine größere Länge als die anderen Öffnungen. Die Feder 62 dient zum Rückstellen des Käfigs 38 in seine neutrale Mittelstellung derart, daß jede Klemmrolle 28 mittig auf einer Klemmfläche des Klemmsterns 26 liegt. Der Durchmesser der Rollen 28 ist so gewählt, daß zwischen den Rollen und der Innenfläche des Laufrings 30 ein geringer Abstand vorhanden ist, wenn sich die Rollen jeweils in der Mitte der ebenen Flächen des vieleckigen Klemmsterns 26 befinden. Eine geringe Drehung des Klemmsterns gegenüber dem Rollenkäfig 38 bewirkt, daß die ebenen Flächen des Klemmsterns die Rollen 28 in Reibungsschluß mit dem Laufring 30 bringen, so daß die Kupplung einrückt, wenn die Welle 10 in der einen oder anderen Richtung umläuft.The end face of the polygonal clamping star 26 is provided with a groove 58 having a cutout at 60 ( FIGS. 2 and 4). In the groove 60 an outwardly tensioning spring 62 is arranged, the ends of which are angled outward at 64, protrude outward through the cutout 60 and engage in one of the openings 40 of the roller cage 38 near one end of the roller 28 located in this opening ; this opening 40 has a greater length than the other openings for this purpose. The spring 62 serves to return the cage 38 to its neutral central position in such a way that each clamping roller 28 lies centrally on a clamping surface of the clamping star 26. The diameter of the rollers 28 is selected so that there is a small distance between the rollers and the inner surface of the raceway 30 when the rollers are each in the middle of the flat surfaces of the polygonal clamping star 26 . A slight rotation of the clamping star relative to the roller cage 38 causes the flat surfaces of the clamping star to bring the rollers 28 into frictional engagement with the race 30 so that the clutch engages when the shaft 10 rotates in one direction or the other.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
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