DE19963651C1

DE19963651C1 - Viscokupplung mit symmetrischem Freilauf

Info

Publication number: DE19963651C1
Application number: DE19963651A
Authority: DE
Inventors: Georg Kwoka
Original assignee: GKN Viscodrive GmbH
Current assignee: GKN Viscodrive GmbH
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2019-12-31
Also published as: FR2803350A1; US20010006137A1; US6446773B2; IT1319565B1; FR2803350B1; ITMI20002781A1; KR100392570B1; KR20010070346A; JP2001193759A; JP3554537B2

Abstract

Viscokupplung mit zwei ineinander gelagerten, gegeneinander um eine gemeinsame Längsachse A drehbaren Teilen, die einen mit hochviskoser Flüssigkeit gefüllten Ringraum bilden, in dem erste Kupplungslamellen, die mit dem ersten der drehbaren Teile - Nabe - drehfest verbunden sind, und zweite Kupplungslamellen, die mit dem zweiten der drehbaren Teile - Gehäuse - drehfest verbunden sind, in Längsrichtung miteinander abwechseln angeordnet sind, wobei eine Freilaufanordnung - die - bei Drehmomentfluß in einer ersten Richtung - in beiden relativen Drehrichtungen ihrer Teile zumindest oberhalb einer relativen Drehbeschleunigung sperrt und die - bei Drehmomentfluß in der zweiten Richtung - in beiden relativen Drehrichtungen freischaltet und die zwischen dem einen der gegeneinander drehbaren Teile und einem Lamellenträger, der zumindest einen Teil der Kupplungslamellen eben dieses einen der gegeneinander drehbaren Teile trägt, wirksam eingesetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Viscokupplung mit zwei ineinander gelagerten, gegeneinander um eine gemeinsame Längsachse dreh baren Teilen, die einen mit hochviskoser Flüssigkeit gefüllten Ringraum bilden, in dem erste Kupplungslamellen, die mit dem ersten der drehbaren Teile - Nabe - drehfest verbunden sind, und zweite Kupplungslamellen, die mit dem zweiten der drehbaren Teile - Gehäuse - drehfest verbunden sind, in Längsrichtung miteinander abwechselnd angeordnet sind.

Die Verwendung von Viscokupplungen im Antriebsstrang eines Fahr zeugs mit einer ständig angetriebenen ersten Achse und einer bedarfsweise angetriebenen zweiten Achse, wobei die Teile der Kupplung mit einer Antriebsseite und einer Abtriebsseite in einem Antriebsstrang zur zweiten Achse verbunden sind, ist be kannt und stellt den häufigsten Anwendungsfall dar. Hierbei ist es insbesondere auch bereits bekannt, die Viscokupplung mit einer Freilaufanordnung zu kombinieren, die bei Voreilen der Antriebsseite gegenüber der Abtriebsseite sperrt und bei Vor eilen der Abtriebsseite gegenüber der Antriebsseite die Visco kupplung freischaltet, wobei dies jeweils für die Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges gilt. Dies hat den Nachteil, daß bei Rückwärts fahrt, d. h. also bei Drehrichtungsumkehr, der Freilauf die Viscokupplung freischaltet und ein Antrieb der zweiten Achse auch bei völlig fehlendem Grip an der ersten Achse kein Zuschal ten der zweiten Achse möglich ist. Um diesen Nachteil zu über winden bedurfte es einer zusätzlichen Schaltvorrichtung, mit der der Freilauf im Falle der Rückwärtsfahrt wieder überbrückt wird (DE 38 30 199 C1, DE 38 30 200 C1).

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Viscokupplung bereitzustellen, die in allgemeiner Antriebsrichtung, d. h. in Verwendung in einem Fahrzeug bei Vorwärtsfahrt, die bekannten Funktionen einer frei schaltbaren Viscokupplung erfüllt und bei entgegengesetzter Antriebsrich tung, d. h. dementsprechend bei Rückwärtsfahrt, sperrbar ist.

Die Lösung hierfür ist gekennzeichnet durch einen Lamellenträ ger, der zumindest einen Teil der Kupplungslamellen des einen der gegeneinander drehbaren Teile trägt und drehbar gegenüber diesem gelagert ist, sowie eine differenzdrehzahlabhängige Frei laufanordnung, die - bei Drehmomentfluß in einer ersten Richtung - in beiden relativen Drehrichtungen ihrer Teile zumindest ober halb einer relativen Mindestdrehbeschleunigung sperrt und die - bei Drehmomentfluß in der zweiten Richtung - in beiden relativen Drehrichtungen freischaltet, wobei die Freilaufanordnung zwi schen dem Lamellenträger und dem einen der gegeneinander dreh baren Teile wirksam eingesetzt ist, wobei die Freilaufanordnung Klemmkörper hat, die in einem gegenüber dem einen der gegenein ander drehbaren Teile abbremsbaren (zurückhaltbaren) Käfig ge halten sind, durch dessen Abbremsen (Zurückhalten) der Freilauf blockiert wird, und der Käfig mit einer Bremslamelle verbunden ist, die innerhalb des abgedichteten Ringraumes liegt und die benachbart zu einer radialen Wand des anderen der gegeneinander drehbaren Teile liegt, und die Klemmkörper mittels Federmitteln gegenüber dem einen der gegeneinander drehbaren Teile abgestützt gehalten sind, die sie in eine den Freilauf freigebende Mittel stellung gegenüber dem genannten der Teile in Umfangsrichtung gesehen einstellen.

Hierbei kann der genannte Lamellenträger auch alle Kupplungs lamellen des genannten einen der gegeneinander drehbaren Teile tragen.

Sofern nur ein Teil der Kupplungslamellen über den Lamellen träger an das entsprechende drehbare Teil ankoppelbar ist, während die übrigen der diesem Teil zugeordneten Kupplungslamellen dauernd drehfest mit diesem verbunden sind, verfügt die Kupplung in dem bei Null beginnenden Differenzdrehzahlbereich zunächst über die Kennlinie einer üblichen Viscokupplung. Durch Zuschal ten des zweiten Teils der Kupplungslamellen über den Lamellen träger in Abhängigkeit von einer Mindestdifferenzdrehzahl kann ab einer bestimmten Differenzdrehzahl ein Übergang auf die Kenn linie einer entsprechend größeren Viscokupplung bewirkt werden.

Wird die Zuschaltung des Lamellenträgers in Abhängigkeit von einer bestimmten relativen Drehbeschleunigung bewirkt, so wird unabhängig von der absoluten Differenzdrehzahl in Abhängigkeit von der Drehbeschleunigung von einer Kennlinie auf die andere Kennlinie gewechselt. Sind sämtliche Kupplungslamellen des einen der gegeneinander drehbaren Teile über den Lamellenträger mit eben diesem Teil kuppelbar oder entkuppelbar, so entfällt die Charakteristik der üblichen Viscokupplung und die Kupplung kann insgesamt entweder differenzdrehzahlabhängig oder drehbeschleu nigungsabhängig zugeschaltet werden. Die vorteilhafte Wirkung dieser Charakteristik liegt darin, daß bei Rangierfahrt die erfindungsgemäße Viscokupplung nicht sperrt oder wenig sperrt und die zweite Antriebsachse erst dann wirksam angekoppelt wird, wenn an der ersten Antriebsachse erheblicher Schlupf auftritt. Die zu vermeidenden Verspannungen des Antriebsstranges beim Rangieren werden hierdurch nicht aufgebaut. Dies gilt hierbei gleichermaßen für Vorwärtsfahrt wie für Rückwärtsfahrt.

Bei Umkehr des Drehmomentflusses, d. h. bei negativer Drehzahl differenz (Überrollen der Vorderachse durch die Hinterachse) entsperrt der Freilauf in jedem Fall. Dieser Fahrzustand ist realistisch nur bei Vorwärtsfahrt, d. h. bei blockierter erster Antriebsachse denkbar.

Bei langsam ansteigender Drehzahldifferenz der zwischen den Kupplungslamellen des ersten Teils und den mit dem Lamellen träger verbundenen Kupplungslamellen werden letztere drehzahlgleich angetrieben. Bei einer plötzlich ansteigenden und/oder oberen Drehzahldifferenz bleibt die Lamelle des Käfigs mit der benachbarten Wand des anderen Teils gegenüber dem anderen Teil zurück, so daß der Freilauf blockiert und der Kupplungsträger an das zweite Teil angekoppelt wird. Hiermit wird die Viscokupplung wirksam bzw. wechselt zu einer anderen Charakteristik.

Die Klemmkörper des Freilaufes liegen in einer Mittellage zwi schen Rampenflächen am ersten der genannten Teile, während sie mit einer zentrischen Ringfläche am zweiten der genannten Teile zusammenwirken. Es sind Federmittel vorgesehen, die die Klemm körper in Umfangsrichtung auf die nicht-sperrende Mittellage zurückstellen.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kupplung in einer ersten Ausführung

a) im Längsschnitt
b) im Querschnitt;

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Kupplung in einer zweiten Ausführung

a) im Längsschnitt
b) im Querschnitt;

In Fig. 1 ist eine Viscokupplung gezeigt, die eine Nabe 11 aufweist, die mit der Antriebsseite in einem Antriebsstrang verbindbar ist und die ein Gehäuse 12 umfaßt, das mit der Ab triebsseite in einem Antriebsstrang verbindbar ist. Die Nabe hat hierzu eine Innenverzahnung 13, das Gehäuse 12, das mehrteilig aufgebaut ist, eine Innenverzahnung 14. Beide Teile sind über Gleitdichtungen 15, 16 gegeneinander abgedichtet und bilden einen Ringraum 17. Die Nabe 13 hat eine Außenverzahnung 18, auf der erste Kupplungslamellen 19 drehfest und axial schwimmend gehalten sind. In Längsrichtung jeweils abwechselnd mit den Kupplungslamellen 19 sind zweite Kupplungslamellen 20 vorgese hen, die in einer Innenverzahnung 21 eines Lamellenträgers 22 drehfest und axial schwimmend gehalten sind. Dieser Lamellen träger 22 ist über einen Freilauf 23 mit dem Gehäuse 12 koppel bar, wobei der Freilauf im wesentlichen aus einem mit dem Gehäu se 12 fest verbundenen Innenring 24 mit äußerer Ringfläche 25, einem mit dem Lamellenträger 22 drehfest verbundenen Außenring 26 mit Rampenfläche 27 und einer Mehrzahl von umfangsverteilten Klemmkörpern 28 besteht. Die Klemmkörper werden in einem Käfig 29 gehalten, an dem eine Bremslamelle 30 befestigt ist. Diese befindet sich in Nachbarschaft und damit in Wechselwirkung zu einer radialen Wand des Gehäuses 12. Wie im Querschnitt erkenn bar, ist die Fläche 25 des Rings 24 rein zylindrisch, so daß bei einer Relativdrehrichtung des Gehäuses 12 gegenüber dem Käfig mit der Bremslamelle 30 keine Sperrwirkung verursacht werden kann. Dagegen sind an der Rampenfläche 27 jeweils von beiden Seiten zur dargestellten Mittenposition der Klemmkörper 28 aus Rampen 31, 32 vorgesehen, so daß bei einer Relativverdrehung des Lamellenträgers 22 gegenüber dem Käfig 29 der Bremslamelle 30 ein sofortiges Blockieren des Freilaufes erfolgt. Mit nicht im einzelnen dargestellten Federn werden bei Verlagerung der Klemm körper 28 in Umfangsrichtung in Bezug auf den Ring 26 Rückstell kräfte erzeugt.

In Fig. 2 ist eine Viscokupplung gezeigt, die eine Nabe 11 aufweist, die mit der Antriebsseite in einem Antriebsstrang verbindbar ist und die ein Gehäuse 12 umfaßt, das mit der Ab triebsseite in einem Antriebsstrang verbindbar ist. Die Nabe hat hierzu eine Innenverzahnung 13, das Gehäuse 12, das mehrteilig aufgebaut ist, eine Innenverzahnung 14. Beide Teile sind über Gleitdichtungen 15, 16 gegeneinander abgedichtet und bilden einen Ringraum 17. Die Nabe 13 hat eine Außenverzahnung 18, auf der erste Kupplungslamellen 19 drehfest und axial schwimmend gehalten sind. In Längsrichtung jeweils abwechselnd mit den Kupplungslamellen 19 sind zweite Kupplungslamellen 20 eines ersten Lamellensatzes vorgesehen, die in einer Innenverzahnung 21 eines Lamellenträgers 22 drehfest und axial schwimmend gehal ten sind. Daran anschließend und ebenfalls jeweils abwechselnd mit den Kupplungslamellen 19 sind zweite Kupplungslamellen 20' eines zweiten Lamellensatzes vorgesehen, die in einer Innen verzahnung 21' des Gehäuses 12 drehfest und axial schwimmend gehalten sind. Der Lamellenträger 22 ist über einen Freilauf 23 mit dem Gehäuse 12 koppelbar, wobei der Freilauf im wesentlichen aus einem mit dem Gehäuse 12 fest verbundenen Innenring 24 mit äußerer Ringfläche 25, einem mit dem Lamellenträger 22 drehfest verbundenen Außenring 26 mit Rampenfläche 27 und einer Mehrzahl von umfangsverteilten Klemmkörpern 28 besteht. Die Klemmkörper werden in einem Käfig 29 gehalten, an dem eine Bremslamelle 30 befestigt ist. Diese befindet sich in Nachbarschaft und damit in Wechselwirkung zu einer radialen Wand des Gehäuses 12. Wie im Querschnitt erkennbar, ist die Fläche 25 des Rings 24 rein zy lindrisch, so daß bei einer Relativdrehrichtung des Gehäuses 12 gegenüber dem Käfig mit der Bremslamelle 30 keine Sperrwirkung verursacht werden kann. Dagegen sind an der Rampenfläche 27 jeweils von beiden Seiten zur dargestellten Mittenposition der Klemmkörper 28 aus Rampen 31, 32 vorgesehen, so daß bei einer Relativverdrehung des Lamellenträgers 22 gegenüber dem Käfig 29 der Bremslamelle 30 ein sofortiges Blockieren des Freilaufes erfolgt. Mit nicht im einzelnen dargestellten Federn werden bei Verlagerung der Klemmkörper 28 in Umfangsrichtung in Bezug auf den Ring 26 Rückstellkräfte erzeugt.

Claims

1. Viscokupplung mit zwei ineinander gelagerten, gegeneinander um eine gemeinsame Längsachse A drehbaren Teilen (11, 12), die einen mit hochviskoser Flüssigkeit gefüllten Ringraum (17) bilden, in dem erste Kupplungslamellen (19), die mit dem ersten der drehbaren Teile - Nabe (11) - drehfest ver bunden sind, und zweite Kupplungslamellen (20), die mit dem zweiten der drehbaren Teile - Gehäuse (12) - drehfest ver bunden sind, in Längsrichtung miteinander abwechselnd an geordnet sind, gekennzeichnet durch
einen Lamellenträger (22), der zumindest einen Teil der Kupplungslamellen (20) des einen der gegeneinander dreh baren Teile trägt und drehbar gegenüber diesem gelagert ist, sowie
eine Freilaufanordnung (23), die - bei Drehmomentfluß in einer ersten Richtung - in beiden relativen Drehrichtungen ihrer Teile (11, 12) zumindest oberhalb einer relativen Drehbeschleunigung sperrt und die - bei Drehmomentfluß in der zweiten Richtung - in beiden relativen Drehrichtungen freischaltet, wobei die Freilaufanordnung zwischen dem Lamellenträger und dem einen der gegeneinander drehbaren Teile wirksam eingesetzt ist, wobei die Freilaufanordnung (23) Klemmkörper (28) hat, die in einem gegenüber dem einen der gegeneinander drehbaren Teile (11) bremsbaren (zurück haltbaren) Käfig (29) gehalten sind, durch dessen Abbremsen (Zurückhalten) der Freilauf blockiert wird, und der Käfig (29) mit einer Bremslamelle (30) verbunden ist, die in nerhalb des abgedichteten Ringraumes (17) liegt und die benachbart zu einer radialen Wand des anderen der gegenein ander drehbaren Teile (12) liegt, und die Klemmkörper (28) mittels Federmitteln gegenüber dem einen der gegeneinander drehbaren Teile (11) abgestützt gehalten sind, die sie in eine den Freilauf (23) freigebenden Mittelstellung gegen über dem genannten der Teile (11) in Umfangsrichtung gese hen einstellen.

2. Verwendung einer Viscokupplung nach Anspruch 1 in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einer ständig angetrie benen ersten Achse und einer bedarfsweise angetriebenen zweiten Achse, wobei die Teile der Kupplung mit einer An triebsseite und einer Abtriebsseite in einem Antriebsstrang zur zweiten Achse verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (12) mit dem über den Freilauf (23) schalt baren Lamellenträger (22) mit der Abtriebsseite verbunden ist.