DE4003823C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D43/00—Automatic clutches
- F16D43/02—Automatic clutches actuated entirely mechanically
- F16D43/20—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure
- F16D43/21—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure with friction members
- F16D43/213—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure with friction members with axially applied torque-limiting friction surfaces
- F16D43/215—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure with friction members with axially applied torque-limiting friction surfaces with flat friction surfaces, e.g. discs
- F16D43/216—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure with friction members with axially applied torque-limiting friction surfaces with flat friction surfaces, e.g. discs with multiple lamellae
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
- B60K17/34—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
- B60K17/348—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having differential means for driving one set of wheels, e.g. the front, at one speed and the other set, e.g. the rear, at a different speed
- B60K17/35—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having differential means for driving one set of wheels, e.g. the front, at one speed and the other set, e.g. the rear, at a different speed including arrangements for suppressing or influencing the power transfer, e.g. viscous clutches
- B60K17/3505—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having differential means for driving one set of wheels, e.g. the front, at one speed and the other set, e.g. the rear, at a different speed including arrangements for suppressing or influencing the power transfer, e.g. viscous clutches with self-actuated means, e.g. by difference of speed
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Dreh
momentübertragung bei Kraftfahrzeugen mit Allradantrieb,
wobei in einem Antriebsstrang eine Einrichtung zur Dreh
momentbegrenzung vorgesehen ist, die aus einer lösbaren
Lamellenkupplung und einer gegen Federkraft axial ver
schiebbaren, bis zur Erreichung des voreingestellten
maximalen Drehmomentes auf die Lamellen einwirkenden und
dann zurückweichenden Druckplatte besteht.
Die Einrichtung zur Drehmomentbegrenzung wird angeordnet,
um nicht die gesamte Antriebskonstruktion auf gegebenen
falls auftretende extrem hohe Spitzenstoßmomente auslegen
zu müssen und dadurch eine leichtere, raumsparende, dennoch
aber zuverlässige Ausbildung zu erzielen.
Bei einer bekannten Vorrichtung (DE-OS 37 27 702) ist als
Ausgleichgetriebe für eine Kraftfahrzeugachse eine Flüssig
keitsreibungskupplung vorgesehen und mit dieser die un
mittelbar vorgeordnete Lamellenkupplung baulich vereint.
Die Druckplatte wird von dem auf der Nabe der Lamellen
kupplung axial verschiebbaren und federbelasteten Antriebs
tellerrad gebildet, das mit dem Triebling auf der Kardan
welle kämmt. Bei Auftreten des voreingestellten maximalen
Drehmomentes, das durch die Spannung der auf das Tellerrad
bzw. die von diesem gebildeten Druckplatte wirkende Feder
bestimmt wird, verschiebt sich das Tellerrad zufolge der
in der Verzahnung von Triebling und Tellerrad sich ergeben
den Kräfte, so daß die die Lamellen zusammenpressende Kraft
herabgesetzt und die Lamellenkupplung geöffnet bzw. der
Antriebsstrang zu den Rädern der betreffenden Kraftfahrzeug
achse unterbrochen wird. Nachteilig ist hierbei, daß sich
der Zahneingriff zwischen Triebling und Tellerrad bei Er
reichen des maximalen Drehmomentes zwangsläufig ändert
und daß in der Verzahnung hohe Reibungskräfte zu überwin
den sind, die das Lösen der Lamellenkupplung verzögern.
Dazu kommt noch, daß das Rutschmoment innerhalb der Lamel
lenkupplung vom Kupplungsverschleiß abhängig und es nicht
möglich ist, gegebenenfalls unterschiedliche Größen des
maximalen Drehmomentes bei dem einen oder anderen Drehsinn
vorzusehen.
Gleiches gilt für eine ebenfalls aus der DE-OS 37 27 702
bekannte Ausführungsform, bei der die federbelastete Druck
platte mit der Antriebswelle über schraubenflächige Klauen
gekuppelt ist, so daß die Druckplatte bei Auftreten
eines durch die Federspannung vorbestimmten Drehmomentes
auf Grund der zwischen den Klauen auftretenden Axialkraft
verschoben und die Lamellenkupplung geöffnet wird.
Es ist auch schon bekannt (DE-OS 35 00 099), ein für den
Antrieb einer Fahrzeugachse vorgesehenes Zahnrad mit einem
auf einem Zahnradträger relativ verdrehbar gelagerten Zahn
kranz auszustatten. Der Zahnradträger weist an seinem Umfang
wenigstens eine radiale Bohrung auf, in der eine durch
eine Feder auswärts in eine Rast am Innenumfang des Zahn
kranzes gedrückte Mitnehmerkugel gelagert ist. Bei Auf
treten eines Drehmomentes, das größer als das gewünschte,
von der Feder und der Kugel ausgeübte Drehmoment ist, dreht
sich der Zahnkranz ohne Mitnahme des Zahnradträgers, wodurch
der Antrieb der betreffenden Fahrzeugachse unterbrochen
wird. Hier erfolgt die Unterbrechung bzw. das Wiederein
setzen des Antriebes aber in ungünstiger Weise ruckartig,
wozu noch kommt, daß verhältnismäßig starke und dement
sprechend groß bemessene Federn erforderlich sind, um bei
Kraftfahrzeugen üblicherweise auftretende Momente überhaupt
übertragen zu können, so daß sich insgesamt eine zu große
und schwere Konstruktion ergibt.
Schließlich ist eine Flüssigkeitsreibungskupplung bekannt
(AT-PS 3 83 877), bei der zwischen den in einem mit visko
ser Flüssigkeit gefüllten Gehäuse angeordneten ineinander
greifenden Lamellen Spreizfedern vorgesehen sind und zur
Veränderung der Spaltbreite zwischen den Lamellen eine
drehelastische Kupplung mit einer sich bei Relativver
drehung ihrer Kupplungshälften als Druckscheibe auf die
Lamellen wirkenden Kupplungshälfte dient. Hier soll aber
nur eine selbständige Veränderung der Kupplungscharakte
ristik in Abhängigkeit von der Größe des zu übertragenden
Drehmomentes und keine Unterbrechung des Antriebsstran
ges, in dem die Kupplungen eingebaut sind, bei zu hohem
Drehmoment erfolgen.
Zum Stand der Technik zählt weiterhin eine Konstruktion, bei welcher
sich eine Torsionswelle durch eine Hohlwelle erstreckt (FR-PS 6 59 959),
wobei die Torsionswelle ihrerseits über eine Scheibe und über den Umfang
verteilte Zapfen sowie weitere Zwischenelemente mit einem Teil einer Lamellenkupplung
in Verbindung steht. Hierbei sollen Drehschwingungen gedämpft
werden.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die
eingangs geschilderte Vorrichtung so zu verbessern, daß eine rasche, aber
nicht ruckartige Unterbrechung des entsprechenden Antriebsstranges sowie
eine vom jeweiligen Drehsinn abhängige, unterschiedliche Höhe des übertragbaren
maximalen Drehmomentes erzielbar sind und der Einfluß des Kupplungsverschleißes
weitgehend beseitigt ist.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Lamellenkupplung
reibschlüssig oder - wie an sich bekannt - als Flüssigkeitsreibungskupplung mit
zwischen den Lamellen angeordneten Spreizfedern ausgebildet ist,
daß der getriebene Teil der Lamellenkupplung ausschließlich über einen Drehstab mit der hohlen Abtriebswelle in Antriebsverbindung steht,
daß sich der Drehstab über die hohle Abtriebswelle erstreckt,
daß das Widerlager für die die Druckplatte belastende Feder von einer mit stirnseitigen Nockenerhebungen versehenen Scheibe gebildet ist,
daß die Scheibe ihrerseits sich in Achsrichtung an einem auf der Abtriebswelle festsitzenden Gegennockenkörper abstützt,
daß der Gegennockenkörper vorzugsweise aus einem sternförmigen Träger mit einer den Nockenerhebungen entsprechenden Anzahl von Armen besteht und
daß auf den Armen Gegennocken bildende Rollen um radiale Achsen drehbar gelagert sind.
daß der getriebene Teil der Lamellenkupplung ausschließlich über einen Drehstab mit der hohlen Abtriebswelle in Antriebsverbindung steht,
daß sich der Drehstab über die hohle Abtriebswelle erstreckt,
daß das Widerlager für die die Druckplatte belastende Feder von einer mit stirnseitigen Nockenerhebungen versehenen Scheibe gebildet ist,
daß die Scheibe ihrerseits sich in Achsrichtung an einem auf der Abtriebswelle festsitzenden Gegennockenkörper abstützt,
daß der Gegennockenkörper vorzugsweise aus einem sternförmigen Träger mit einer den Nockenerhebungen entsprechenden Anzahl von Armen besteht und
daß auf den Armen Gegennocken bildende Rollen um radiale Achsen drehbar gelagert sind.
Liegt das zu übertragende Drehmoment unterhalb der durch
die Feder bestimmten Grenze, so stützt sich die das Federwiderlager
bildende Scheibe mit ihren Nockenerhebungen
an den Nocken bzw. Rollen des Gegennockenkörpers ab und
die Lamellen der Lamellenkupplung werden fest aneinandergedrückt,
d.h. die Kupplung ist geschlossen. Mit zunehmendem
Drehmoment aber ergibt sich eine entsprechende
Verwindung des Drehstabes, und es entsteht eine Relativverdrehung
zwischen dem getriebenen Teil der Lamellenkupplung
und damit auch zwischen der Scheibe einerseits
und der Abtriebswelle bzw. dem Gegennockenkörper
anderseits, so daß die Nocken bzw. Rollen des Gegennockenkörpers
in die Senken zwischen den Nockenerhebungen
der Scheibe gelangen und die Scheibe als Federwiderlager
eine Axialverschiebung durchführt, die das Lösen der Lamellen
voneinander zur Folge hat. Dabei sind zwischen
Nockenerhebungen und Gegennocken, insbesondere wenn diese
als Rollen ausgebildet sind, nur geringe Reibungskräfte
zu überwinden, so daß das Öffnen der Lamellenkupplung vergleichsweise
rasch vor sich gehen kann. Durch entsprechende Gestaltung
der Nockenkurvenbahn ist es möglich, je nach
Drehsinn verschiedene Höhen des maximalen Drehmomentes
zu erzielen oder sogar eine Begrenzung des Drehmomentes
in nur einem Drehsinn zu erreichen. Da die Entlastung der
auf die Druckplatte einwirkenden Feder erst ab einem ge
wissen vorbestimmten Drehmoment erfolgt, ist das Rutsch
moment weitgehend unabhängig vom Kupplungsverschleiß. Dazu
kommt noch, daß der Drehstab eine günstige Charakteristik
ergibt. Ist die Lamellenkupplung als Flüssigkeitsreibungs
kupplung ausgebildet, so wird eine zusätzliche, insbeson
dere als Ausgleichgetriebe dienende Flüssigkeitsreibungs
kupplung erübrigt, da durch die Spreizfedern ein entspre
chendes Entfernen der Lamellen voneinander zur Lösung der
Kupplung bei nachlassendem Druck der Druckplatte ermöglicht
ist.
Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die Rollen
als Rillenkugellager ausgebildet sind.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigen
Fig. 1 das Schema der Gesamtanordnung des Antriebes eines
Kraftfahrzeuges,
Fig. 2 die Einrichtung zur Drehmomentbegrenzung im Axial
schnitt im wesentlich größeren Maßstab,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2
und
Fig. 4 einen Teil einer als Flüssigkeitsreibungskupplung
ausgebildeten Lamellenkupplung in der Fig. 2 ent
sprechender Darstellungsweise.
Vom Motor 1 werden über ein Geschwindigkeitswechselgetriebe
2 und ein Kegelradausgleichgetriebe 3 die Vorderräder 4
angetrieben. Zugleich erfolgt über einen Winkeltrieb 5
und eine Kardanwelle 6 der Antrieb der Hinterräder 7, wo
bei mit 8 das Gehäuse für die Einrichtung der Drehmoment
begrenzung und mit 9 jenes des Hinterachsausgleichgetrie
bes bezeichnet sind.
Gemäß Fig. 2 wird von der Kardanwelle 6 her, gegebenenfalls
über eine Zwischenwelle, die Antriebswelle 10 einer Lamel
lenkupplung 11 angetrieben. Der getriebene Teil 12 der
Lamellenkupplung 11 ist ausschließlich über einen Drehstab
13 mit der Abtriebswelle 14 antriebsverbunden, die den
Triebling 15 für das Hinterachsausgleichgetriebe im Gehäuse
9 trägt. Die Lamellenkupplung 11 weist eine axial verschieb
bare, auf die Lamellen einwirkende Druckplatte 16 auf,
die durch eine aus zwei Tellerfedern bestehende Feder 17
belastet ist. Das Federwiderlager wird von einer Scheibe
18 gebildet, die auf dem getriebenen Teil 12 der Lamellen
kupplung 11 drehfest, aber ebenfalls axial verschiebbar
gelagert ist. Die Scheibe 18 ist mit stirnseitigen Nocken
erhebungen 19 versehen. Auf der Abtriebswelle 14 ist ein
Gegennockenkörper festsitzend angeordnet, der aus einem
sternförmigen Träger 20 und drei Armen 21 besteht, auf
denen Gegennocken bildende, als Rillenkugellager 22 ausge
bildete Rollen um radiale Achsen 23 drehbar gelagert sind.
Die Anzahl der Arme bzw. Rollen entspricht der Anzahl der
Nockenerhebungen 19.
Wird das durch die Feder 17 bestimmte maximale Drehmoment
nicht überschritten (dargestellte Stellung), so liegen
die als Gegennocken wirkenden Rillenkugellager 22 an den
Nockenerhebungen 19 der das Federwiderlager bildenden
Scheibe 18 an, d. h. die Feder 17 ist gespannt und die
Lamellen werden zusammengedrückt. Wird jedoch das vorein
gestellte maximale Drehmoment überschritten, so ergibt sich
eine Verwindung des Drehstabes 13 und damit eine Relativ
verdrehung der Abtriebswelle 14 gegenüber dem getriebenen
Teil 12 der Lamellenkupplung 11. Dadurch ergibt sich aber
auch eine entsprechende Relativverdrehung der Scheibe 18
gegenüber dem Gegennockenkörper 20, 21, so daß die Gegen
nocken bzw. Rillenkugellager 22 von den Nockenerhebungen
19 in die Senken abrollen und die Scheibe 18 dem Druck
der Feder 17 nachgibt und sich verschiebt, die Lamellen
also voneinander gelöst werden und der Antrieb zum Trieb
ling 15 unterbrochen ist.
Gemäß Fig. 4 ist die Lamellenkupplung 11a als Flüssigkeits
reibungskupplung ausgebildet, bei der zwischen den Lamellen
Spreizfedern 24 angeordnet sind und die Druckplatte 16a
als den Kupplungsinnenraum abschließender Kolben dient.
Claims (3)
1. Vorrichtung zur Drehmomentübertragung bei Kraftfahrzeugen
mit Allradantrieb,
- - wobei in einem Antriebsstrang eine Einrichtung zur Drehmomentbegrenzung vorgesehen ist,
- - welche Einrichtung aus einer lösbaren Lamellenkupplung und einer gegen Federkraft axial verschiebbaren Druckplatte besteht
- - wobei die Druckplatte bis zur Erreichung des voreingestellten maximalen Drehmoments auf die Lamellen einwirkt und dann zurückweicht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lamellenkupplung (11; 11a) reibschlüssig oder - wie an sich bekannt - als Flüssigkeitsreibungskupplung mit zwischen den Lamellen angeordneten Spreizfedern (24) ausgebildet ist,
daß der getriebene Teil (12) der Lamellenkupplung (11; 11a) ausschließlich über einen Drehstab (13) mit der hohlen Abtriebswelle (14) in Antriebsverbindung steht,
daß sich der Drehstab (13) durch die hohle Abtriebswelle (14) erstreckt,
daß das Widerlager für die die Drehplatte (16) belastende Feder (17) von einer mit stirnseitigen Nockenerhebungen (19) versehenen Scheibe (18) gebildet ist,
daß die Scheibe (18) ihrerseits sich in Achsrichtung an einem auf der Abtriebswelle (14) festsitzenden Gegennockenkörper (20, 21, 22, 23) abstützt,
daß der Gegennockenkörper vorzugsweise aus einem sternförmigen Träger (20) mit einer den Nockenerhebungen (19) entsprechenden Anzahl von Armen (21) besteht und
daß auf den Armen (21) Gegennocken bildende Rollen (22) um radiale Achsen (23) drehbar gelagert sind.
daß die Lamellenkupplung (11; 11a) reibschlüssig oder - wie an sich bekannt - als Flüssigkeitsreibungskupplung mit zwischen den Lamellen angeordneten Spreizfedern (24) ausgebildet ist,
daß der getriebene Teil (12) der Lamellenkupplung (11; 11a) ausschließlich über einen Drehstab (13) mit der hohlen Abtriebswelle (14) in Antriebsverbindung steht,
daß sich der Drehstab (13) durch die hohle Abtriebswelle (14) erstreckt,
daß das Widerlager für die die Drehplatte (16) belastende Feder (17) von einer mit stirnseitigen Nockenerhebungen (19) versehenen Scheibe (18) gebildet ist,
daß die Scheibe (18) ihrerseits sich in Achsrichtung an einem auf der Abtriebswelle (14) festsitzenden Gegennockenkörper (20, 21, 22, 23) abstützt,
daß der Gegennockenkörper vorzugsweise aus einem sternförmigen Träger (20) mit einer den Nockenerhebungen (19) entsprechenden Anzahl von Armen (21) besteht und
daß auf den Armen (21) Gegennocken bildende Rollen (22) um radiale Achsen (23) drehbar gelagert sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rollen als Rillenkugellager (22) ausgebildet sind.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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