DE3116796A1

DE3116796A1 - Rollenkupplung, insbesondere fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3116796A1
Application number: DE19813116796
Authority: DE
Inventors: Robert B. Rochelle Ill. Overbeek
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1980-05-12
Filing date: 1981-04-28
Publication date: 1982-03-11
Also published as: US4361216A; GB2076080A; JPS5729824A; GB2076080B

Description

r 3116736 -,

PATENTANWÄLTE '

DR.-ING. R. DÖRING - 4 - DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

DANA ,CORPORATION

P.O.Box 1000

Toledo, Ohio 43697/USA

"Rollenkupplung, insb. für Fahrzeuge"

Die Erfindung betrifft eine Rollenkupplung, insb. für Fahrzeuge, bei der eine Radnabe eine Antriebsachse umgibt, bestehend aus einem Rollenkäfig für in Umfangsrichtung in Abständen angeordnete Rollen, der zwischen Antriebsachse und Radnabe angeordnet ist und dem ein Reibring und ein mit diesem in nachgiebigen Reibeingriff verbringbarer Betätigungsring zugeordnet sind.

Bei bekannten Kupplungen dieser Art fehlt es erheblich an einer Flexibilität in Bezug auf Fluchtungsfehlern zwischen der Achse, der Kupplungsbetätigungseinrichtung und den Teilen der Radnabe. Das Ergebnis ist eine besonders hohe Gefahr für eine Zerstörung der Rollenkupplungsanordnung während des Betriebes. Nur wenn übliche Betätigungseinrichtungen und Reibringe sorgfältig gegeneinander ausgerichtet werden, kann es vermieden werden, daß sich auf den Ringen erhabene Narben oder dgl. bilden, welche die Lebensdauer der Betätigungseinrichtung erheblich herabsetzen. Weiterhin führt ein Fluchtungsfehler der Ringe zu einer ungleichförmigen Belastung des Kupplungskäfigs, wodurch eine vorzeitige

- 5 Abnutzung der Kupplungsrollen stattfindet.

Es sind auch relativ aufwendige und umständliche Bestätigungssysteme entwickelt worden. So zeigt z.B. die US-PS 34 72 349 eine Zweiwege-Überholkupplung mit Rollenkupplungssystem, bei dem ein System von Kugelfeststellkörpern und Knöpfen für das Auslösen eines momentanen Kupplungsschleifens verwendet werden. Solche Systeme sind außerordentlich teuer und lassen sich nicht leicht einjustieren, insb. dann, wenn die Einheit vollständig zusammengebaut ist und sich in Benutzung befindet.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Kupplung der eingangs näher bezeichneten Art dahingehend weiterzubilden, daß diese Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll eine wesentlich größere Flexibilität geschaffen werden, welche auch bei größeren Fluchtungsfehlern die Funktionssicherheit und die Lebensdauer der Kupplungs- und Betätigungseinrichtung sicherstellt. Auch sollen vorzeitige Beschädigungen oder Zerstörungen oder Abnutzungen ausgeschlossen werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Drehmomentübertragungseinrichtung vorgesehen ist, mittels der der Betätigungsring nachgiebig mit der Antriebsachse verbindbar ist. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Betätigungsring mit Hilfe einer Vorspanneinrichtung in Reibungseingriff mit dem Reibring verspannbar ist. Bevorzugt ist der Betätigungsring C-förmig ausgebildet und liegt mit seiner inneren Umfangsfläche in nachgiebigen Eingriff mit der äußeren Umfangsfläche des Reibringes. Der Reibring ist bevorzugt einstückig als Verlängerung des Kupplungskäfigs ausgebildet.

Die Vorspannung des Betätigungsringes erfolgt bevorzugt mit Hilfe mehrerer Schnurfedern, die eine leichte Einstellung der Reibungskräfte zwischen Betätigungsring und Reibring ermöglicht, um eine genaue Ansprechcharakteristik zu erhalten. Der Betätigungsring ist auf diese Weise über ein nachgiebiges ringförmiges Drehmomentübertragungsglied gekuppelt, der wiederum mit einer Halteanordnung in Eingriff steht, die auf der Radnabe axial und in Umfangsrichtung festlegbar ist. Das Drehmomentübertragungsglied liefert die gewünschte Flexibilität, welche Fluchtungsfehler vermeidet oder ihre Wirkung verringert, insb. zwischen der Betätigungseinrichtung und den Achsteilen. Durch die genannten Teile wird eine sehr einfache Kontrolle der Reibung in dem Betätigungssystem ermöglicht,

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel nächer erläutert..

Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt der Rollenkupplung gemäß der Erfindung.

Figur 2a und 2b ein in der Kupplung nach Fig. 1 verwendetes nachgiebiges Drehmomentübertragungsglied in Stirnansicht und in Seitenansicht.

Figur 3 in Draufsicht eine scheibenförmige Halteanordnung, die in der Kupplung nach Fig. 1 verwendet ist.

Figur A im Ausschnitt einen vergrößerten Querschnitt entlang der Schnittlinie IV-IV der Figur 1.

Figur 5 einen Schnitt durch den bei der Kupplung verwendeten Betätigungsring.

Figur 6 einen axialen Schnitt durch den Rollenkupplungskäfig und

Figur 7 eine Querschnittsansicht des äußeren Laufteils der Rollenkupplung gemäß der Erfindung.

Figur 1 zeigt im axialen Schnitt eine Zweiwege-Überholkupplung in Form einer Rollenkupplung 10, wei sie insb. für den Frontantrieb von Fahrzeugen verwendet wird und bei der eine Betätigungseinrichtung gemäß der Erfindung eingesetzt ist. Eine Nabenförmige Radachse 12 nimmt eine Antriebsachse in üblicher Weise auf. Bei der neuen Ausführung trägt die Radnabe oder Radachse 12 außerdem innere und äußere Nabenmuttern 13 und 14, zwischen denen eine ringförmige Halteanordnung eingespannt ist. Der zur Verriegelung dienende Ringteil 16 weist gemäß Fig. 3 einen lappen 11 auf, der in eine Keilnut (Fig. A) der Wellennabe 12 eingreift. Der Einbau des Halteteils 16 erfolgt in der Weise, daß zunächst die innenliegende Mutter 13 auf den äußeren Gewindeabschnitt 15 der Wellennabe 12 aufgeschraubt wird. Die Mutter 13 weist einen nicht dargestellten Stift auf, der sich axial erstreckt und in eine der Bohrungen oder Löcher 17 des Halteteils 16 ein-

greift. Da der Lappen 11 die Winkelbeziehung des Halteteils gegenüber der Nabe 12 festlegt, muß die innere Mutter 13 entsprechend ein justiert werden, "damit der vorgenannte Stift in eine der Bohrungen oder Löcher 16 eingreifen kann. Damit wird auch die innere Mutter 13 gegen Drehen fixiert. Als nächstes wird die äußere Mutter 14 auf den Gewindeabschnitt der Wellennabe 12 aufgeschraubt und konterartig gegen das Halteelement festgezogen. Ohren oder Ansätze 9 des Halteelementes 16 greifen in ein Drehmomentübertragungselement 18, wobei die Ohrabschnitte 9 in entsprechende Ausnehmungen 19 (vergl. Fig. 2a) eingreifen. Die Figuren 2a und 2b zeigen im einzelnen das Drehmomentübertragungsglied 18, mit dem die Halteanordnung 16 über die Ausnehmungen 19 gekuppelt ist. Bei der bevorzugten Ausführung des Drehmomentübertragungsgliedes 18 ist dieses C-förmig ausgebildet. Das Glied 18 umfaßt weiterhin Lappen 21, wie die zuvor schon erwähnten Ausnehmungen 19. Die Lappen 21 des Drehmomentübertragungselementes 18 greifen in einen Betätigungsring 20, und zwar in Schlitze 23 dieses Ringes (vergl. Fig.5).

Eine radiale Ansicht der Stellungsbeziehungen zwischen der Halteanordnung 16, des Drehmomentübertragungsgliedes 18 und des Betätigungsringes 20 zeigt Fig. k. Es ist ersichtlich, daß das Drehmomentübertragungsglied 18 eine Nachgiebigkeit zeigt, welche bei einer direkten Verbindung zwischen dem Betätigungsring 20 und der Halteanordnung 16 nicht verwirklicht werden könnte.

Es ist außerdem darauf hinzuweisen, daß die beschriebene Anordnung und Ausbildung der Halteanordnung ein seit langem be-

stehendes Problem löst. Es zeigt sich nämlich, daß bei Betätigungseinrichtungen für Rollenkupplungen mit einem Reibring,der in einem axialen Schlitz einer einzigen Spindelmutter verkeilt ist, die Mutter sich im Laufe der Zeit durch die Betätigungskräfte, die an der Mutter angreifen, lösen kann. Bei der neuen Ausführung wird somit nicht nur die für den Aus-gleich von Fluchtungsfehlern benötigte Nachgiebigkeit sichergestellt, sondern zugleich gewährleistet, daß die durch die Betätigungseinrichtung aufgebrachten Bremskräfte nicht dazu führen, daß die Spindelmuttern sich lösen können.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß der Betätigungsring 20 einen Lagebestimmungsflansch 25 aufweist, der in axialer Richtung den Ring festlegt, indem der Flansch in eine Ausnehmung 27 des äußeren Laufteils 28 eingreift. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß das Drehmomentübertragnngsglied 18 nachgiebig mit dem Betätigungsring 20 gekuppelt ist, der wiederum zu allen Zeiten mit einem Reibring 22 nach Fig. 1 in Kontakt steht. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Reibring 22 eine glockenförmige Verlängerung des Rollenkäfigs 24, wie dies insb. aus Figur 6 ersichtlich ist.

Der Rollenkäfig umfaßt gemäß Fig. 6 Schlitze 29 zur Aufnahme der Rollen und daran anschließend die glockenförmige Erweiterung 22, welche den Rerbring bildet. Die Rollenschlitze Ϊ9 sorgen für eine Anordnung der Rollen 26 des Kupplungssystems in gegenseitigen Umfangsabständen bezogen auf die Radnabe oder Radachse 12. Die Rollen werden radial von außen

durch die äußere Lauffläche 28 umgeben, die, wie Fig. 7 zeigt, eine Vielzahl von Anlageflächen X und Y für die Rollen 26 aufweist, die während des Einrückens der Rollenkupplung zur Verwendung kommen. Die rampenförmigen Anlageflächen bilden insgesamt ein ausgebogtes Profil 30, wi-e dies aus Fig. 7 ersichtlich ist. Jede schalenförmige Ausnehmung kann eine einzelne Rolle 26 aufnehmen. Mehrere Federschnüre 32 umgeben den Betätigungsring und liefern ein die Reibung steuerndes Mittel zwischen dem Betätigungsring 20 und dem Reibring 22.

Für den Fachmann ist ersichtlich, daß bei der Überholfunktion die Rollen 26 nach Fig. 7 zwischen den Punkten A und B zentral gehalten werden, welches die oberen Kämme aer geneigten Flächen X und Y beiderseits jeder Rolle bilden. Bei der Überholfunktion tritt keine relative Bewegungzwischen dem Betätigungsring 20 und dem Reibring 22 nach Figur 1 auf. Während der Antriebsphase jedoch überholt die treibende Achse 8 momentan die Radnabe 12'und erzeugt so eine relative Bewegung zwischen den Ringen. Dies führt zu einer momentanen Mitnahme des Rollenkäfigs 24 über den Reibungsiwderstand zwischen den Ringen und 22. Eine momentane Festlesung des Käfigs ist die Folge, wodurch die Rollen 26 je nach der relativen Drehrichtung auf der Schrägfläche X oder Schrägfläche Y aufsteigen. Sobald di-e Sollen 26 auf ei-ner der Rampen X oder Y auflaufen führt dies zu einer Verriegelung der Rollenkupplung, wie dies für den Fachmann ohne weiteres erkennbar ist. Während der Antriebsphase besteht eine konstante relative Bewegung zwischen dem Betätigungsring und dem Reibri"ng. Der Ausgleich zwischen zu

großer und zu kleiner Reibung zwischen den Ringen ist außerordentlich schwierig zu erreichen, wenn man übliche Betätigungsvorrichtungen in Betracht zieht. Eine zu große Reibung verursacht eine vorzeitige Abnutzung. Eine zu geringe Reibung führt zu einer geringen Ansprechempfindlichkeit. Bei der neuen Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung können dagegen die Federschnüre 32 ausgetauscht werden, um so eine Kontrolle über die Reibung zu erhalten, und zwar in Abhängigkeit von der . Federspannung die vorliegt, nachdem die gesamte Kupplungseinheit zusammengebaut worden ist. Die Einstellung läßt sich ohne größere Anstrenung oder Aufwand erreichen. Die leichte Veränderung stellt sicher, daß man leicht die gewünschte Ansprechempfindlichkeit erhält und aufrecht erhalten kann und zwar über die gesamte Lebensdauer der Kupplungseinheit.

Claims

5623

DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Ansprüche

^v 1.!Rollen-Kupplung, insb- für Fahrzeuge, bei der eine Radnabe eine Antriebsachse umgibt, bestehend aus einem Rollenkäfig für in Umfangsrichtung in Abständen angeordnete Rollen, der zwischen Antriebsachse und Radnabe angeordnet ist und dem ein Reibring und ein mit diesem in nachgiebigem Reibeingriff verbringbarer Betätigungsring zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehmomentabertragungseinrichtung vorgesehen ist, mittels der der Betätigungsring (20) nachgiebig mit der Antriebsachse (8) verbindbar ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsring (20) mit Hilfe einer Vorspanneinrichtung (32) in Reibungseingriff mit dem Reibring (22) vorspannbar ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentübertragungseinrichtung ein ringförmiges Drehmoment-Übertragungsglied (18) aufweist.

A. Kupplung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch -gekennzeichnet, daß Tier Reibring {221 -atts einer einstückigen Verlängerung des Rollenkäfigs (24) besteht.

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5. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Umfangsflache des Betätigungsringes (20) an der äußeren Umfangsflache des Reibringes (22) anliegt.

6. Kupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Schnurfeder (32) von außen am Umfang des Betätigungsringes (20) anliegt.

7. Kupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Radnabe (12) und dem Drehmomentübertragungsglied (18) eine Halteanordnung (16) vorgesehen ist, die drehmäßig und axial auf der Radachse (12) festgelegt und mit dem Drehmomentübertragungsring (18) nachgiebig kuppelbar -ist.

8. Kupplung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hutterelemente (13,14) von entgegengesetzten Seiten gegen die Halteanordnung (16) konterartig festgezogen sind.

9. Kupplung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteanordnung (16) mit der Radachse (12) über eine Keilverbindung in Eingriff steht.

10. Kupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichne t, daß sie als Zweiwege-Überholkupplung ausgebildet ist.

11. Kupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentübertragungsglied (18) und der Betätigungsring (20) jeweils C-förmig und der Reibringteil (22) glockenförmig ausgebildet sind.

12. Kupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentübertragungsglied (18) Lappen (21) bzw. Ausnehmungen (19) jeweils zur nachgiebigen Verbindung mit dem Betätigungsring (20) bzw. der Halteanordnung (16) aufweist.