DE2635499A1 - Drehmomenten-uebertragungsmechanismus - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dipl. Ing. H. Hauck

Dipl. Phys. W. Schmitz

Dipl. Ing. E. Graalfs Dipl. Ing. VV. Wehnsrt Dipl. Phys. W. Carstens 8 Müncr.en 2 Mozartstr. 23

BORG-VJARNER CORPORATION

200 South Michigan Avenue München, 27. Juli 1976

Chicago, 111. 60604, USA Anwaltsakte: M-3991

Drehir.omenten-Übertragungsmechanismus

Die Erfindung betrifft einen Drehmomenten-übertragungsmechanismus mit einer Eingangswelle und zwei konzentrischen Ausgangswellen, wobei die Eingangswelle sich von einer Seite einer Einwegeinrichtung weg und die Ausgangsvrellen sich von der anderen Seite der Einwegeinrichtung weg erstrecken.

Zur Drehraomentenübertragung bei Tand em-Antriebsachs en ist es bekannt, Rollenkupplungen zu verwenden. Gegenwärtig werden zwei Rollenkupplungen verwendet, bei denen ein Schiebemechanismus vorgesehen ist, mit dem eine Vorwärts- und eine Rückwärts-Einwegeinrichtung zum Antrieb der Tandemachsen ausgewählt wird. Diese doppelten Einwegeinrichtungen sind teuer. In einigen Fällen muß der Schiebemechanismus auch zur Wahl der Vorwärts- und Rückwärtsbetriebsart verwendet werden. Ändere bekannte Mechanismen, welche zwei Antriebsachsen antreiben, verwenden komplexe

709807/0848 _₂-

Differentiale, beispielsweise herkömmliche Kugelradifferentiale, die ebenfalls teuer sind. Es wurde auch versucht, eine einzige Einwegeinrichtung doppelt wirkender Art zu verwenden, bei der nur ein einziger Rollensatz und ein Paar von Laufflächen verwendet wird. Dabei hatte man Schwierigkeiten, das Gerät in beiden Richtungen relativer Drehung zum Arbeiten zu bringen. Außerdem war es schwierig, sicherzustellen, daß die Rollen zur richtigen ■ Zeit in Keilverbindung traten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einwegeinrichtung zu schaffen, welche eine einzige, doppelt wirkende Rollen- : kupplung zur Übertragung des Drehmoments zwischen einem Fahrzeugmotor und zv/ei Tandem-Antriebsachsen verwendet.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele und Weiterbil- : düngen sind in den Unteransprüchen erläutert.

Der Antrieb der Tandemachsen geschieht über ein inneres oder

\ Antriebs-Läuferteil, welches direkt eine Ausgangswelle antreibt. ^; Diese ist mit einer Antriebsachse verbunden. Das äußere oder an- ! getriebene Läuferteil der Einwegeinrichtung treibt eine weitere "-, Ausgangswelle an, die zur ersten Ausgangswelle konzentrisch ist.

j Sie ist mit der zweiten Antriebsachse verbunden. Zwischen den Laufflächen sind mehrere Rollen angebracht, die von einem Rollen-j

j käfig geführt und gehaltert werden. Der Rollenkäfig steht in ι

Friktionsverbindung mit dem Gehäuse des Transmissionsmechanismus.

709807/0848 -3-

Wenn sich die Eingangswelle dreht treibt die direkte Verbindung mit der einen Ausgangswelle die Achse in Vorwärtsrichtung. Ein

geeignetes Getriebe ist in der Verbindung mit der anderen Anj
j triebsachse vorgesehen oder die Reifengröße wird geeignet ge-

j wählt, so daß die zweite Antriebsachse normalerweise schneller

! dreht. Auf diese Weise dreht sich die angetriebene Lauffläche der Einwegeinrichtung schneller. Aufgrund ihrer Verbindung mit

, den Rollen werden die Rollen dabei ausgerückt gehalten. Wenn je- ; doch die erste Antriebsachse durchzudrehen beginnt und dabei sich der Geschwindigkeit der normalerweise schneller laufenden Achse nähert, bewegen sich die Rollen in die Verriegelungsstellung. Dies beruht auf der Reibungsverbindung mit dem Gehäuse. Sie verriegeln die Einrichtung und treiben die normalerweise schneller laufende angetriebene Lauffläche und die zugehörige Antriebsachse an. Auf diese Weise schafft die Erfindung eine direkte Drehmomentenübertragung zu einer Achse einer Tandem-Antriebsachse unter normalen Bedingungen; gleichzeitig überträgt sie automatisch das Drehmoment auf die andere Antriebsachse, wenn die erste Antriebsachse durchdreht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen: ■

Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen Drehmomentenübertragungs-mechanismus, mit dem zwei Tandern-AntriebSachsen eines Fahrzeugs angetrieben werden;

709807/0848

-4-

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie 2-2 von Fig. 1;

! Fiq. 3

einen Schnitt gemäß Linie 3-3 von Fig. 1 ;

; Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt durch iie Einwegeinrichtung von Fig. 1;

: Fig. 5 die perspektivische /\nsicht der Kupplungsfedern, die im Gerät nach Fig. 1 verwendet v/erden;

Fig. 6 einen vergrößerten Schnitt durch die Anordnung von Käfig und Kupplungsfeder, die in Fig. 5 gezeigt ist.

In Fig. 1 ist ein Achsenmechanismus 10 der Art gezeigt, die bei Fahrzeugen verwendet wird, deren zwei parallele Tandem-Antriebs achsen angetrieben werden sollen. Der Achsenmechanismus 10 ent hält einen Drehmomentenübertragungsmechanisraus 12, einen ersten Antriebsachsenmechanismus 14 und einen zweiten Antriebsachsenmechanisrnus 16. Beide Antriebsachsenmechanismen 14 und 16 enthalten ein Differential (nicht gezeigt), über welches zwei Achs wellen angetrieben werden, an denen die Antriebsräder des Fahrzeugs befestigt sind. Der Achsenmechanismus 14, beispielsweise, treibt Achsenwellen an, die zur Achse 18 konzentrisch sind. Der Achsenmechanismus 16 treibt ein Differential an, welches seiner seits Achsenwellen auf der Achse 20 antreibt.

709807/08 U8

Der Dr ehinomentenmechani sinus 12 enthält ein Gehäuse 22. Innerhalb des Gehäuses 22 sind eine Eingangswelle 24 und zwei konzentrische Ausgangswellen 26 und 28 angebracht. Die Ausgangswelle 28 befindet sich innerhalb der hohlen Ausgangswelle 26. Zwischen der Eingangswelle 24 und der Ausgangswelle 26 ist die Rollenkupplung oder Einwegeinrichtung 30 gemäi3 der vorliegenden Erfindung vorgesehen.

Die Rollenkupplung 30 enthält ein inneres oder Antriebsläuferteil 32, welches auf der Eingangswelle 24 ausgebildet ist. Außerdem enthält die Rollenkupplung ein äußeres oder angetriebenes Läuferteil 34, welches mit der Ausgangswelle 26 über einen radialen Flansch 36 und eine daran befestigte Antriebshülse 38 verbunden ist. Keilnuten 40 sind auf der Hülse 38 vorgesehen, welche in Keilnuten 42 auf der Ausgangswelle eingreifen, wodurch sich die Antriebsverbindung ergibt. Der radiale Flansch ist an der Antriebshülse 38, beispielsweise durch Schweißen, befestigt. Das angetriebene Läuferteil 34 ist am Flansch 36 durch Bolzen 44 befestigt.

Mehrere Keilelemente oder Rollen 50 sind zwischen dem inneren Antriebs- und äußeren angetriebenen Lauferteil 32 bzw. 34 vorgesehen. Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß das Läuferteil 32 mehrere Nockenflächen 52 besitzt, die eine Nockeneinrichtung bilden, welche mit den Rollen 50 zusammenwirkt. Das Läuferteil 34 besitzt eine innere, glatte Lauffläche 54, die zylindrisch ist und mit den Keilelementen oder Rollen 50 zusammenwirkt.

709807/0848 -6-

Die Rollen 50 werden innerhalb eines Käfigs 56 gehalten. Der ; Käfig 56 besitzt mehrere Öffnungen, die im wesentlichen den Ab-

messungen der Rollen 50 entsprechen. Sie enthalten und tragen die Rollen 50 während des Betriebs des Geräts. In den Käfig 56 sind mehrere Kupplungsfedern 60 eingesteckt, die flexibel sind und einen kreisförmigen Abschnitt 62 des Gehäuses 22 berühren. Die Kupplungsfedern 60, in Fig. 5 dargestellt, bestehen aus flachem Blech und besitzen einen flachen Mittelabschnitt 63 mit abgebogenen Endabschnitten 64. Der Endabschnitt 64 enthält jeweils einen Stecklappen 65 mit Vorsprüngen 66, die parallel zu den Endabschnitten 64 verlaufen. Der flache Mittelabschnitt 63 ist so : ausgebildet, daß er bei Berührung des Gehäuseabschnitts 62 eine ; Reibungsverbindung mit dieser bildet.

Der Käfig 56 besitzt einen radial nach innen verlaufenden Flansch 67. In diesem ist eine Reihe, von Schlitzen 68 in gleichmäßigem Abstand ausgebildet. Die Kupplungsfedern 60 werden mit dem Käfig 56 zusammengebaut, indem sie leicht gebogen und indem die Vorsprünge 66 in entsprechende Schlitze 68 eingeführt werden, wie dies am besten aus Fig. 6 hervorgeht. Das Biegen der Federn 60 erzeugt in diesen eine Spannung, wenn sie im Käfig 56 eingebaut sind. Dadurch werden die Federn in den Schlitzen 68 gehalten. ; Die Vorsprünge 66 enthalten am Ende einen Sicherungslappen 69, der nach oben bezüglich der Vorsprünge abgebogen ist. Diese stellen sicher, daß die Kupplungsfeder 60 in den Schlitzen 68 festgehalten werden, wie dies am deutlichsten aus den Fign. 5 und 6 zu erkennen ist.

709807/0848 ~⁷~

Die Antriebsachse 14 besitzt ein Gehäuse 70, das in bekannter Weise, beispielsweise mit Bolzen, am Gehäuse 22 befestigt ist. Innerhalb des Gehäuses 70 befindet sich die Ausgangswelle 26,

J auf der ein Ausgangszahnrad 72 ausgebildet ist. Auf einer parallel versetzten Achse 74 befindet sich eine Kardanwelle 76, auf der ein Antriebszahnrad 78 ausgebildet ist. Dieses ist in Eingriff mit dem Ausgangszahnrad 72. Auf der Kardanwelle 76 ist außerdem ein Ritzel 80 ausgebildet, welches mit einem Ringrad und einem Differential (nicht gezeigt) in herkömmlicher Weise kämmt und dieses antreibt. Auf diese Weise werden die Ausgangsachsen des Mechanismus 14 angetrieben.

Konzentrisch zur Ausgangswelle 26 verläuft die Ausgangswelle 28 und treibt den Ausgang 90 an. Dieser wiederum treibt über eine Kardanwelle 92 (die nur schematisch dargestellt ist) den Eingang 94 des Antriebsachsenmechanismus 16 an. Die Antriebsverbindung zwischen dem Eingang 94 und den Ausgangsachsen auf der Achse 20 der Antriebsachse 16 ist von herkömmlicher Bauweise und enthält ein Differential (nicht gezeigt).

Die Ausgangswelle 28 besitzt, wie in Fig. 4 zu erkennen ist, äußere Keilnuten 100. Die Eingangswelle 24 besitzt eine Bohrung 98, welche innere Keilnuten 102 enthält, die auch innerhalb des Antriebsläuferteils 32 vorgesehen sind. Die Keilnuten 100 und 1021 kämmen und sorgen so für die Antriebsverbindung zwischen Eingangsiwelle 24 und Ausgangswelle 28. Außerdem tragen sie das Ende der Ausgangswelle 28.

! 709807/0848 . -β-

j Die Wirkungsweise des in Fign. 1-6 dargestellten Antriebsme-

chanismus ist folgende: Der Antriebsachsenitiechanismus 14 ist so j ausgelegt, daß er normalerweise das angetriebene Läuferteil 34

mit geringfügig höherer Geschwindigkeit dreht, als sich Antriebs·! läuferteil 32 und Ausgangswelle 28 drehen. Diese höhere Drehgeschwindigkeit kann durch das zwischen den Zahnrädern 72 und 78 verwendete Übersetzungsverhältnis oder dadurch erzielt werden, daß Reifen mit geringfügig kleinerem Durchmesser vom Achsenmechanismus 14 angetrieben v/erden. Wenn der Motor die Eingangswelle ^: 24 antreibt, wird das Antriebsläuferteil 32 gedreht. Dieses treibt durch die Keilnuten 100, 102 die Ausgangswelle 28 und damit den Hinterachsenmechanismus 16 an. Aufdiese Weise wird das Fahrzeug vorwärts bewegt. Der Käfig 56 steht in Reibungskontakt mit dem Gehäuse 22, der von den Kupplungsfedern 60 gebildet wird. Dadurch werden die Rollen 50 in Keilverbindung zwischen die Läuferteile 32 und 34 aufgrund der Wirkung der Nockeneinrichtung 52 gedrückt. Da sich jedoch das angetriebe Läuferteil 34 mit geringfügig höherer Geschwindigkeit in Vorwärtsrichtung dreht, rollt die Reibungsberührung zwischen angetriebenem Läuferteil 34 und Rollen 50 die letzteren aus der Keilverbin- ^; dung. Dadurch kann das Läuferteil 34 schneller als das Läuferteil 32 laufen. Auf diese Weise wird das Antriebsmoment von der Eingangswelle 24 in erster Linie auf das innere Läuferteil 32 ^;

und die Ausgangswelle 28 übertragen, wodurch unter normalen Bedingungen der Achsenmechanismus 16 angetrieben wird. Diese nor- ; malen Bedingungen liegen solange vor, wie das angetriebene Läufer!

709807/0848

— Q —

teil und die Ausgangswelle 26 geringfügig schneller drehen als Eingangswelle 24 und Ausgangswelle 28.

Wenn die Antriebsachse 16 durchdreht, beispielsweise auf Eis oder schlüpfriger Straße, erhöhen die Ausgangswelle 28 und das Antriebsläuferteil 32 ihre Geschwindigkeit. Wenn die Geschwindigkeit des Antriebsläuferteils 32 gleich der Geschwindigkeit des Läuferteiles 34 ist, werden die Rollen 50 aus ihrer gelösten Stellung bewegt una zwischen die Läuferteile 32 und 34 durch die Nockeneinrichtung 52 gekeilt. Auf diese Weise ergibt sich eine Drehmoinentenübertragung auf das angetriebene Läuferteil 34 und damit auf den Achsenmechanismus 14. Solange das angetriebene Läuferteil 34 mit derselben Geschwindigkeit umläuft oder langsamer umzulaufen sucht als das Läuferteil 32, wird Drehmoment auf die Antriebsachse 14 gegeben. Wenn jedoch die Antriebsachse 16 nicht mehr durchdreht und sich derart verlangsamt, daß die Ausgangswelle 28 langsamer dreht als das Läuferteil 34 und die Ausgangswelle 26, wird das Drehmoment wieder auf die Antriebsachse 16 gebracht. Ausgangswelle 26 und Läuferteil 34 laufen wieder geringfügig schneller als das Läuferteil 32, wodurch die Rollen 50 in gelöster, nicht verkeilter Stellung gehalten werden.

Aufgrund der Bauweise des Geräts 30 ist die Arbeitsweise im Rückwärtsgang ebenso, wie dies oben für den Vorwärtsbetrieb beschrieben wurde.

709807/0848

j Aus der obigen Beschreibung ist zu erkennen, daß ein Mechanismus \ ! zum Antrieb von Tandem-Antriebsachsen geschaffen wurde, bei dem I I eine besondere Einwegeinrichtung zum Antrieb von zwei konzentri- ' : sehen Ausgangsv/ellen vorgesehen ist, die von einer gemeinsamen Seite der Einwegeinrichtung aus verlaufen. Die vorliegende Er-. findung schafft in besonders einfacher Weise eine direkte Drehmomentenübertragung aufdie hintere Achse der Tandern-Antriebsachsen des Fahrzeugs; sie sorgt automatisch für die übertragung des Antriebs auf die vordere Antriebsachse, wenn die rückwärtige Aiitriebsachse durchdreht. :

i -11-

709807/08 4 8

Claims (1)

1. PATENTA N SPRUCH E

   j -

   Drehmomentenübertragungsmechanisinus mit einer Eingangswelle und zwei konzentrischen Ausgangswellen, wobei die Eingangswelle von einer Richtung einer Einwegeinrichtung aus und die Ausgangswellen von der anderen Seite der Einwegeinrichtung aus verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswellen (26,28) mit zwei parallelen Tandem-Antriebsachsen (14,16) eines Fahrzeugs verbunden sind, daß die Einwegein- ^; richtung (30) ein Antriebsläuferteil (32) enthält, welches mit der Einganswelle (24) und einer (28)der beiden Ausgangswellen verbunden ist, daß ein angetriebenes Läuferteil (34) mit der anderen (26) der Ausgangswellen verbunden ist, daß mehrere Keilelemente (50) zwischen den Läuferteilen (32,34)

   angebracht sind, wobei Drehmoment normalerweise auf die eine ■: Ausgangswelle (2 8) übertragen wird, daß die Einwegeinrichtung i (30) auf die Relativdrehung der beiden Ausgangswellen (26,28) j anspricht und die andere Ausgangswelle (26) antreibt, wenn j die Ausgangswelle (28) schneller dreht als die andere Aus- i gangswelle (26) .

   709807/0848

   ! 2. Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein

   j Antrieb (72-78) vorgesehen ist, der das Drehmoment von einer

   • der beiden konzentrischen Wellen (26) auf eine parallele an-

   ': treibende Kardanwelle (76) überträgt.

   '■ 3. Mechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er in einem Gehäuse (22) angebracht ist und das Einweggerät (30)

   ι doppelwirkend ist, daß ein Käfig (56) die Keilelemente (50)

   ; trägt und in Reibungsberührung mit dem Gehäuse (22) steht, daß die Keilelemente (50) zwischen einer eingerückten und einer ausgerückten Stellung beweglich sind und die Reibungsberührung des Käfigs (56) mit dem Gehäuse (22) die Keilelemente (50) in die eingerückte Stellung zu bewegen sucht,daß

   ; der schnellere Lauf der anderen Ausgangswelle (26) verglichen mit der ersten Ausgangswelle (28) die Keilelemente (50) in die ausgerückte Stellung zu bewegen sucht.

   4. Mechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (56) ein Rollenkäfig und die Keilelemente (50) Rollen sind, welche zwischen den Lauferteilen (32,34) vom Rollenkäfig (56) getragen werden.

   : 5.Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf

   ■ der Eingangswelle (24) das Antriebsläuferteil (32) ausgebildet ist, daß das Antriebsläuferteil (32) eine innere Boh-

   ' rung (98) besitzt, daß die eine Ausgangswelle (28) sich in

   I die Bohrung (98) erstreckt, daß eine Einrichtung (100-102)

   j in der Bohrung (98) die Eingangswelle (24) mit der einen Aus-

   I gangswelle (28) verbindet. ;

   709807/08 4 8

   ft

   Leerseite