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Klemmrollen-Freilaufkupplung Die Erfindung betrifft eine Klemmrollen-Freilaufkupplung,
insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeuggetrieben.
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Es sind Klemmrollen-Freilaufkupplungen bekannt, die in beiden Drehrichtungen
willkürlich steuerbar und doppelseitig wirkend sind und Steuerklauen zum Betätigen
der Klemmrollen besitzen. Bekannt ist ferner, alle Steuerklauen mit einem gemeinsamen
Schaltring zu verbinden. Dabei ergibt sich, daß bei Drehung des Schaltringes in
einer der beiden möglichen Drehrichtungen nur die Klemmrollen für die eine Drehrichtung
gelöst werden und diejenigen für die andere Drehrichtung wirksam, mindestens aber
in Bereitschaft bleiben. Dadurch können diese Kupplungen nicht Verwendung finden,
wenn z. B. bei Getrieben die Aufgabe besteht, in einer Schaltstellung eine Drehrichtung
zu sperren und die andere freizugeben und in einer anderen Schaltstellung beide
Drehrichtungen zu sperren.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Freilaufkupplung gelöst,
bei der für jeden der den beiden Drehrichtungen zugeordneten Sätze von Klemmrollen
ein Satz Steuerklauen angeordnet und jeder Satz von Steuerklauen mit je einem
zur Kupplung gleichachsigen Schaltring verbunden ist.
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Dadurch ist die erfindungsgemäße Kupplung besonders geeignet für Zahnräderwechselgetriebe
mit mehreren übersetzungsstufen. Beispielsweise kann sie zum Abstützen des Reaktionsmoments
von Getriebebauteilen gegenüber dem Getriebegehäuse verwendet werden, also zur Lösung
einer Aufgabe, die bisher durch Anwendung einer einseitig wirkenden Freilaufkupplung
in Verbindung mit einer Bremse gelöst wurde.
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In günstiger Ausgestaltung der Erfindung sind die Steuerklauen als
hydraulisch betätigbare Kolben ausgebildet, die an der zylindrischen Lauffläche
der Klemmrollen geführt sind. Die Kolben können durch radial von außen am Kupplungsaußenring
angeschlossene Steuerleitungen mit Drucköl beaufschlagbar sein.
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Die erfindungsgemäße Freilaufkupplung besitzt wie alle Klemmrollen-Freilaufkupplungen
ein geringes Bauvolumen mit rechteckigem Querschnitt, wobei der Innendurchmesser,
beispielsweise für den Durchtritt mehrerer konzentrisch angeordneter Wellen, groß
gehalten werden kann.
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Weiterhin kann der hydraulische Druck gering sein, da alle Steuerkolben
für die eine Drehrichtung und alle Steuerkolben für die andere Drehrichtung jeweils
untereinander über den Schaltring verbunden sind, was zugleich größere Sicherheit
gegen Hängenbleiben eines einzelnen Steuerkolbens bedeutet. Durch den geringen Druck
läßt sich die Abdichtung leichter beherrschen, und der Gesamtwirkungsgrad wird günstig
beeinflußt.
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Vorteilhaft ist auch, daß der die Steuerklauen tragende Schaltring
nicht durch das Kupplungsmoment belastet ist.
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Dienen die Nischen, in welchen die Klemmrollen angeordnet sind, zugleich
als Ölabflußkammern, so ergibt sich eine günstige Umspülung der Klemmrollen mit
Hydrauliköl.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert,
und zwar zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Freilaufkupplung,
teilweise geschnitten, F i g. 2 eine Stirnansicht der in F i g. 1
dargestellten Kupplung, ebenfalls teilweise geschnitten, F i g. 3 und 4 eine
Seitenansicht und eine Stirnansicht einer zweiten Ausführungsforin der Erfindung.
Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform weist einen Innenring
10 und einen Außenring 12 auf, die konzentrisch angeordnet sind. Die innere
Oberfläche des Außenringes 12 weist eine Anzahl Einbuchtungen oder Nischen 14 auf,
die in gleichmäßigen Abständen am Umfang verteilt sind. Jede der Einbuchtungen 14
bildet eine mittlere Kammer
mit einem Auslaßkanal 16.
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Jede Einbuchtung 14 hat zwei Klemmflächen 18
und 20 für die
Klenimrollen, welche zwei Endkammern 22 und 24 begrenzen.
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In jeder Einbuchtung 14 sind zwei durch eine mehrfach gefaltete Blattfeder
30 belastete Klenimrollen 26 und 28 untergebracht. Die Klemmrolle
26
wirkt mit der Klemmflägh zusamme #ii ugiii die Klemmrolle
28 mit der Klenmifläche 20. Die Achsen der Klemmrollen verlaufen parallel
zur Achse der Kupplung. An einer, Seite des Kupplungsaußenringes 12 liegt ein Ringflanschi-34.,-
ähles Steuerringes 32 an und schließt die durch die Eiiibuchtgg ge»
1 -4 g ebilde -ten Kanime--m- em*' seltig ab. Der Riiidansch 3-4 trägt Kolben
36, und zwai##erstr-eck-t- s»ich je*eils ein solcher
Kolben axial innerhalb
jeder Einbuchtung 14 gn einer Seite der zugehörigen Klemmrolle 28. Die nach
innen gerichtete Fläche eines solchen Kolbens ist zylindrisch ausgeführt und entspricht
der äußeren Oberfläche des inneren Kupplungsringes 10. Die radial außen gelegene
Fläche 38 des Kolbens ist der inneren Oberfläche der Einbuchtung 14 bzw.
der Endkammer 24 angepaßt. In dir- Endkammer 24 mündet ein Druckkana140.
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Die Kolben 36 besitzen Finger 42 zum Betätigen der Kleminrollen
28. Bei Beaufschlagung des Druckraumes 24 bewegt sich der Kolben
36 in F i g, 2 im Gegenzeigersinn, wobei der Finger 42 die Kleminrolle
28 aus dem Kleminschluß mit der Klemmfläche 20 löst und dabei die Drückkraft
- dpr Feder 30 überwindet.
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In entsprechender Weise ist auf der anderen Seite der Kupplung ein
zweiter Steuerring 44 angeordnet mit eine Ringflaiisch 46, welcher Kolben 48 trägt,
deren # Ausbildung fm - den oben beschriebenen Kolben 36 entspricht. Dabei
ist die äußere, mit der Endkammer 22 zusammenwirkende Dichtfläche des Kolbens mit
50 bezeichnet. Dort mündet ein Druckkanal 52 ein.
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Ebenfalls besitzt der Kolben48 einen Finger für die Klemmrolle
26, so daß diese bei Beaufschlagung des Druckraumes 22 sich von der Kleminfläche
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löst. Dabei bewegen sich die Kolben 48 mit dem Ringflansch 46 in
F i g, 2 im Uhrzeigersinn und füh-
ren eine Relativdrehung gegenüber
dem Außenring 12 aus.
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Zwei Abdeckbleche 54 und 58 sind beiderseits am Innenring
10 mittels der Schrauben 56 uhd 60 befestigt und überlappen
in radialer Richtung die Ringflansche 34 und 46 dpr Steuerringe 32 und 44.
Sie dienen als Abdichtung zur Vermeidung übermäßiger Leckverhiste an Druckflüssigkeit.
Die zwischen den Einbuchtungen 14 gelegenen radial einwärts weisenden Vorsprünge
15 des Außenringes 12 dienen gleichzeitig zur Führung und Abdichtung
gegenübe-r dem Innenring 10.
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Die Freilaufkupplung nach den F i g. 1 und 2 stellt, wenn kein
Druckmittel zugeführt wird, eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Kupplungsringen
10 und 12 in beiden Drehrichtungen her, ,Während wahlweise eine Freilaufwirkung
im Uhrzeigersinn oder im Gegenzeigersinn durch Beaufschlagung der Druckräume 24
oder 22 erzielbar ist. Diese Freilaufkupphing kann daher in Zahnräderwechselgetrieben
als willkürlich oder selbsttätig einschaltbare Drehmomentstütze für jede Drehrichtung
Verwendung finden.
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Sie ist insbesondere geeignet zur Verwendung in einem Planetenrädergetriebe,
wobei zweckmäßigerweise der Außenring 12 mit dem feststehenden Getriebegehäuse verbunden
ist. Die Kanäle 16, 40 und 52 werden an Druckflüssigkeitsleitungen
angeschlossen.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in den F i
g. 3 und 4 dargestellt. Diese Ausführungsform erlaubt ebenfalls eine Kupplungswirkung
sowie eine wahlweise Freilaufwirkung in beiden Drehrichtungen durch hydraulisch
bptätigte Steuerringe. Zum Unterschied von der vorher besprochenen Ausführungsform
werden hierbei jedoch die Klemmrollen durch die Druckfi jissigkeit _ mit
- -- den - ZU # ge,14 ö ligen Klemmflächen in Eingriff gebracht und
durch vorgpspannte Federn ausgerückt.
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Die dargestellte Kupplung besteht aus einem Innenring 110 und
einem Außenring 112. Der Außenring 112 besitzt in Umfangrichtung längliche Vertiefungen
bzw. Nischen 114 zwischen je zwei Führungsabschnitten 115. Die Vertiefung
114 wird durch eineTrennwand114' inzweisymmetrischeAbschnitte mit je einer
Klemmfläche118 bzw. 120 aufgeteilt. Diesen sind Klenunrollen126 bzw. 128
zugeordnet. Der AußQnring 112 weist einen Druckkanal 140 auf, der in die Vertiefung
114 in F i g. 4 links von der-Klemmrolle 128 mündet. Entsprechend mündet
ein weiterer Druckkanal 152 rechts von der Klemmrolle 126 in die Vertiefung
1,14 ein. Durch Beaufschlagung der Kanäle 140 und 152 mit Druckflüssigkeit
gelangen die Klemmrollen 126 und 128 in kraftschlüssige Verbindung mit den
Kupplungsringen 110 und 112
und kuppeln diese.
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Auf einer Seite des Außenringes 112 befindet sich ein Steuerring
132 mit einem Ringflansch 134 und schließt die Vertiefung 114 einseitig ab.
Der Ringflansch 134 trägt Kolben136, die den Klemmrollen128 benachbart sind und
innere und äußere Dichtflächen aufweisen, die an den entsprechenden Oberflächen
des Innen- und Außenringes anliegen. Jeder Kolben 136 besitzt einen Finger
142 zum Verschieben der lQemmrollr, U- 8 und ist durch eine Feder
130, welche sich am Führungsabschnitt 115 abstützt, im Gegenzeigersinn
belastet.
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Der in F i g# 4 rechts der Klenimrolle 128 gelegene Raum und
die rechts vom Kolben 136 befindlichQ Kammer stehen mit Kanälen
116 bzw. 116A in Verbindung, wobei der Kanal 116 einen Auslaßkanal
und der Kanal 116A einen Druckkanal dar-stellt. Der letztere dient zur Unterstützung
der Feder 130 beim Ausrücken der Klemmrolle unter Belastung.
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Im linken Abschnitt der Vertiefung 114 ist ebenfalls ein Kolben 148
angeordnet, der dem Kolben 136 in seiner Ausbildung entspricht. Ebenso ist
in diesem Abschnitt eine Feder 130 A zur Belastung des Kolbens 148 vorgesehen
sowie an dem letzteren ein Finger 142A zum Verschieben der Klemmrolle
126,
Weiterhin ist ein Auslaßkanal 116B sowie ein Druckkanal 116 C
zur Unterstützung des Ausrückens unter Belastung vorgesehen.
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Der Kolben 148 wird von einem Ringflansch 146 eines Steuerringes 144
getragen. Der Ringflansch 146 befindet sich auf der dem Ringflansch 134 gegenüberliegenden
Seite des Außenringes 112 und schließt auf dieser Seite die Nischen 114 ab. Am Innenring
110 sind Abdeckbleche, 154 und 158 befestigt, welche den Außenring
und die Ringflansche 134 und 146 radial überlappen.
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Die Stirnflächen der Klemmrollen 126 und 128
sind eben,
um eine genügende Dichtwirkung gegenüber den Ringflanschen der Steuerringe zu erhalten.
Dadurch bilden diese Klemmrollen, die Ringflansche der Steuerringe und die Trennwand
114' paarweise Druckkammern, deren Beaufschlagung über die Kanäle 140 und
152 sowie 116 A und 116C durch öffnen oder Schließen von Ventilen
gesteuert werden kann.