DE4202086C1

DE4202086C1 -

Info

Publication number: DE4202086C1
Application number: DE4202086A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 5207 Ruppichteroth De Beigang
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1992-01-27
Filing date: 1992-01-27
Publication date: 1993-03-18
Anticipated expiration: 2012-01-28
Also published as: JP2817081B2; FR2686665A1; GB9301578D0; GB2263510A; JPH0640268A; FR2686665B1; US5333711A; GB2263510B

Description

Die Erfindung betrifft eine sperrbare Freilaufvorrichtung, insbesondere für die Antriebs-Verbindung der Räder der nicht ständig angetriebenen Hinterachse mit den Rädern der ständig angetriebenen Vorderachse eines Kraftfahrzeuges, mit zwei Freilaufteilen, von denen eines angetrieben und eines zur Weiterleitung der Drehbewegung bestimmt ist, wobei eines der Freilaufteile einen hülsenförmigen Ab schnitt mit umfangsverteilten Durchbrüchen, in denen Sperrkörper radial verlagerbar sind, aufweist und das andere Freilaufteil mit den Durchbrüchen entsprechend umfangsverteilten Ausnehmungen versehen ist und in dem hülsenförmigen Abschnitt ein Schaltelement axial verlager bar ist, das von einer Feder in eine Stellung gedrängt wird, in der die Sperrkörper in den Ausnehmungen gehalten sind und das drehzahlabhängig über eine Schalteinrichtung entgegen der Kraft der Feder in eine Freigabeposition bewegbar ist, und die Schalteinrichtung einen Schaltkäfig und radial drehzahlabhängig verlagerbare Fliehmassen auf weist, welche an Stützflächen eines der Freilaufteile und des Schaltkäfigs abgestützt sind, die derart einander gegenüber geneigt sind, das der Schaltkäfig axial gegen über den Freilaufteilen bei Fliehkrafteinwirkung verstellt wird.

Solche Freilaufvorrichtungen ergeben sich aus der Patent schrift DE-40 27 209 C1 und der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung 41 36 271.3.

Zum vorveröffentlichten Stand der Technik gehört bei spielsweise die in der US 48 89 353 beschriebene Antriebs anordnung für ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug mit einer Viskokupplung, die über eine Freilaufvorrichtung mit der Antriebsseite der nicht ständig angetriebenen Räder verbunden oder von dieser getrennt ist. Dabei sind zwei Klemmkörperfreiläufe vorhanden, die bis zu einer vorbe stimmten Drehzahl in Eingriff sind und damit eine dreh feste Verbindung für beide Drehrichtungen erzeugen. Ober halb einer bestimmten Drehzahl werden die Klemmkörper des Klemmkörperfreilaufes, der für die Drehmomentübertragung in der Rückwärtsfahrt dient, außer Wirkung gesetzt. Hier durch wird gewährleistet, daß für den Fall, daß die Hinterräder schneller drehen als die Vorderräder, bei spielsweise beim Bremsen, ein Überholen möglich ist. Dadurch ist gewährleistet, daß kein Bremsmoment von den Vorderrädern auf die Hinterräder übertragen wird und auch beim Überbremsen der Vorderräder die Seitenstabilität des Fahrzeuges erhalten bleibt.

Viskokupplungen für die Ankupplung der nicht ständig ange triebenen Räder eines Kraftfahrzeuges sind bekannt. Sie sind beispielsweise in der GB 13 57 106 beschrieben. Dabei ist die Viskokupplung beispielsweise im Antriebsstrang zwischen den Vorderrädern und Hinterrädern angeordnet. Sie spricht auf eine Drehzahldifferenz zwischen den Vorder rädern und den Hinterrädern an.

Es gehört auch bereits zum Stand der Technik, Viskokupp lungen als sogenannte Torque-Splitter einzusetzen. In diesem Fall ersetzen sie das Hinterraddifferential der nicht angetriebenen Achse eines allradgetriebenen Kraft fahrzeuges. Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus der DE 37 08 193 A1 ersichtlich. In dieser Druckschrift sind ebenfalls Freiläufe beschrieben, die während des Fahrbetriebs ständig eine Sperrung in beiden Dreh richtungen bewirken, aber bei Betätigung der Betriebs bremse freigegeben werden.

Bei über die Drehzahl geschalteten Freiläufen, beispiels weise fliehkraftgeschalteten Freiläufen, kann beim Brems vorgang die Zuschaltdrehzahl durchfahren werden. Beim Bremsen auf glatter Fahrbahn können jedoch erhebliche Drehzahldifferenzen zwischen den Achsen entstehen, so kann z. B. die Vorderachse blockieren. Wird die Blockade bei spielsweise durch Lösen der Bremse aufgehoben, so erfolgt wiederum ein Bewegen des Freilaufes in die Freigabe positon. Bei solchen sich ergebenden wiederholten Schaltvorgängen ist es möglich, daß Schaltgeräusche auftreten. Darüberhinaus können durch die schlagartigen Veränderungen auch Beschädigungen eintreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Freilauf vorrichtung zu schaffen, die ein Überführen des Freilaufes in die Sperrposition bei hohen Drehzahldifferenzen wirksam verhindert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schaltkäfig und das diesen aufnehmende Freilaufteil zueinander relativ verdrehbar sind und daß der Schaltkäfig und das andere Freilaufteil einander gegenüber zwischen zwei Endpositionen begrenzt verdrehbar sind und in der einen Endposition durch die den Schaltkäfig beauf schlagende Feder in eine drehfeste, formschlüssige Ver bindung zueinander gedrängt werden und in der anderen Endposition kraftschlüssig in Axialrichtung gegen einander abgestützt sind.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß beim Bremsen, beispielsweise bei glatter Fahrbahn, insbesondere bei Fahrzeugen ohne Blockierverhinderer die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen zur Synchronisierung und damit als Zuschaltsperre bei hohen Drehzahldifferenzen dienen. Ein Zuschalten der formschlüssigen Schaltkupplung wird solange nicht zugelassen bis die konstruktiv vorgegebene Drehzahldifferenz unterschritten wird.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Fliehmassen und die Charakteristik der Feder so aufeinander abgestimmt sind, daß die die Freigabeposition bewirkende Drehzahl größer als die maximale, aus der Rückwärtsfahrt des Kraftfahr zeuges resultierende Antriebsdrehzahl ist. Dabei sind die Fliehmassen als Kugeln ausgebildet. Die Stützflächen des zugehörigen Freilaufteiles verlaufen im wesentlichen radial. Über die kraftschlüssige, aber auch über die formschlüssige Verbindung sind die Fliehmassen mit dem Schaltkäfig an das andere Kupplungsteil angekoppelt, so daß bei dem Auftreten von Drehzahldifferenzen zwischen den beiden Freilaufteilen der Schaltkäfig gegenüber dem Teil, an dem die ihm zugeordneten Fliehmassen abgestützt sind, rotiert.

Unterschreitet der Schaltkäfig die Zuschaltdrehzahl, so wird die Schließkraft der ihn beaufschlagenden Feder größer als die Öffnungskraft der Fliehmassen. Die Feder beschleunigt dann den Schaltkäfig aus der kraftschlüssigen Verbindung in die formschlüssige. Die Drehzahl der beiden Freilaufteile ist nahezu gleich, wenn die formschlüssige Verbindung eingenommen wird.

In Ausgestaltung der Erfindung ist für eine erste Ausfüh rungsform vorgeschlagen, daß der Schaltkäfig oder das Freilaufteil mit einer zu einer Axialseite offenen Axialnut und das jeweils andere der beiden Teile mit einem gegenüberliegenden, dazu passenden Mitnehmer versehen ist und daß ein die Axialnut aufweisender, mit dem Freilauf teil oder dem Schaltkäfig fest verbundener Synchronisier stift, der Axialnut vorgelagert, einen Drehanschlag für den Mitnehmer bezüglich der einen Endposition und eine wendelartig verlaufende Drehrampe aufweist, auf der der Mitnehmer, durch die Feder beaufschlagt, in der anderen Endposition abgestützt ist. Unter Drehzahldifferenz zwischen den beiden Freilauflaufteilen hält eines der beiden Teile, nämlich Mitnehmer bzw. Drehrampe, den Schaltkäfig gegen die Kraft der Feder zurück. Dabei fährt der Mitnehmer in eine Endposition, bei der er sich auf der Drehrampe axial abstützt. Zur axialen Verlagerung des Schaltkäfigs muß dieser entsprechend der Drehrampenkontur verdreht werden. Die Feder bewirkt damit sowohl eine axiale sowie auch eine rotatorische Beschleunigung des Schaltkäfigs. Solange sich der Mitnehmer auf der Drehrampe befindet, stützt sich ein wesentlicher Teil der Federkraft auf dieser ab. Zur axialen Beschleunigung des Schaltkäfigs steht dann nur die Differenz aus Federkraft, Stützkraft und axial wirkender Komponente der Fliehkraft zur Ver fügung. Gleichzeitig wird ein Teil der verfügbaren Axialkraft zur rotatorischen Beschleunigung des Schalt käfigs nebst Fliehmassen benötigt. Ein Sperren des Freilaufes ist nur dann möglich, wenn das mit dem Schaltkäfig verbundene Schaltelement innerhalb der Zeit, in der die Sperrkugeln die mit den Bohrungen korres pondierenden Ausnehmungen durchfahren, von der Frei gabeposition in die Sperrposition überführt werden kann. Andernfalls wird das Schaltelement von den nicht ver riegelten Sperrkörpern wieder in die Freigabeposition gedrängt und der beschriebene Vorgang wiederholt sich, bis die Differenzdrehzahl unter die konstruktiv vorgegebene Zuschaltdrehzahl gefallen ist. Bei ausreichend niedriger Drehzahldifferenz verdreht sich der Schaltkäfig ent sprechend der Drehrampenkontur. Der Mitnehmer fährt in die Axialnut ein und das Schaltelement verriegelt die Sperr körper bevor diese an der Flanke der Ausnehmung des zuge hörigen Freilaufteiles hochlaufen können und radial nach innen wieder aus der Ausnehmung gedrängt werden können. Die Freilaufkupplung ist dann in ihrer Sperrposition und der Schaltstoß ist wegen der nur noch geringen Drehzahl differenz zwischen den beiden Freilaufteilen klein. Vor zugsweise ist in Ausgestaltung der ersten Ausführung vor geschlagen, daß der Schaltkäfig mit einem Ansatz in eine Bohrung des einen Freilaufteils verschiebbar einsitzt, daß das andere Freilaufteil mit dem zentralen Synchronisier stift versehen ist, der ebenfalls in die zentrale Bohrung von deren anderen Seite her hineinragt und daß der Mit nehmer und die Axialnut mit dem vorgeschalteten Drehan schlag und der Drehrampe dem Ansatz bzw. dem Synchroni sierstift zugeordnet sind.

Dabei ist es möglich, daß der Ansatz mit einer Bohrung und einem quer dazu verlaufenden Stift als Mitnehmer ver sehen ist, daß der Synchronisierstift die Axialnut, den Drehanschlag und die Drehrampe aufweist und der Mitnehmer zur Erzielung der drehfesten Verbindung in die Axialnut des Synchronisierstiftes eintaucht.

Als alternative Lösung ist vorgeschlagen, daß der Schalt käfig mit einem Ansatz in eine Bohrung des einen Freilauf teils von einer Seite her verschiebbar einsitzt, daß der Ansatz die Axialnut, den Drehanschlag und die Drehrampe aufweist und daß das andere Freilaufteil mit einem Träger für den Mitnehmer verbunden ist, welcher in die Bohrung von der anderen Seite her hineinragt.

Zur Verringerung der Schaltkräfte unter Drehmoment ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß auf dem Ansatz des Schaltkäfigs das Schaltelement verschiebbar gehalten ist, welches in umfangsverteilt und radial verlaufenden Durchbrüchen verschiebbare Sperrkugeln aufweist, die zur Verriegelung des Schaltelementes über eine Konusfläche des Ansatzes in eine Ringausnehmung des einen Freilaufteils gedrängt werden.

Für eine weitere Ausführungsform ist vorgeschlagen, daß der Schaltkäfig mit einem hülsenförmigen Schaltelement fest verbunden ist, welches in einem Freilaufteil axial verschiebbar einsitzt, daß das Freilaufteil einen Ansatz aufweist, der in der Bohrung des Schaltelementes einsitzt und auf seiner Außenfläche mit umfangsverteilten, radialen Vorsprüngen versehen ist, welche in der einen Endposition jeweils in einer Axialnut des Schaltelementes einliegen oder in der anderen End-Position in eine davon jeweils ausgehende Umfangsnut mit einer auf einer Wendellinie verlaufenden Drehrampe hineinragen und wobei sich die Drehrampen jeweils an den Vorsprüngen abstützen.

In Ausgestaltung dieser Lösung wird vorgeschlagen, daß die Vorsprünge von in Ausnehmungen des Schaltelementes zu diesen ortsfest einsitzenden Kugeln gebildet werden.

Es zeigt

Fig. 1 ein Antriebsschema eines allradgetriebenen Kraftfahrzeuges, bei dem die erfindungsgemäße Freilaufvorrichtung vorgesehen ist,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform der Freilaufvor richtung im Längsschnitt,

Fig. 3 die Freilaufvorrichtung gemäß Fig. 2, perspektiv dargestellt, teilweise geschnitten,

Fig. 4 einen Ausschnitt von Fig. 3 im vergrößerten Maßstab bezüglich der Positionierung der Sperrkörper in Freigabeposition,

Fig. 5 einen Ausschnitt bezüglich der Sperrkörper von Fig. 3 in Sperrposition,

Fig. 6 eine zweite Ausführungsform der Freilaufvor richtung im Längsschnitt und

Fig. 7 eine dritte Ausführungsform der Freilaufvor richtung im Längsschnitt.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 1 mit An triebsstrang. Zum Antrieb des Kraftfahrzeuges 1 dient der Motor 2. Dieser treibt über das Getriebe 3 das Vorderachs differential 4 und weiter über die Vorderradantriebswellen 5 die Vorderräder 6. Es handelt sich vom Basiskonzept her um ein frontangetriebenes Kraftfahrzeug. Vom Vorderachsan trieb und damit dem der Vorderräder 6 ist der Antrieb für die Hinterachse und die zugehörigen Hinterräder 7 abge zweigt. Zur Abzweigung der Antriebsdrehbewegung ist das Abzweiggetriebe 8 vorgesehen. Dieses treibt die Längswelle 9. In den Antriebsstrang der Längswelle 9 ist die Visko kupplung 10 eingeschaltet, die mit der einen Seite der Freilaufvorrichtung 11 verbunden ist. Die Freilaufvorrich tung 11 treibt den Eingang des Hinterachsdifferentiales 12 und dieses über die Hinterradantriebswellen 13 die Hinter räder 7 des Kraftfahrzeuges 1. In den nachfolgenden Fig. 2 bis 7 sind verschiedene Ausführungen der Freilaufvorrichtung 11 näher dargestellt.

Die Freilaufvorrichtung 11 gemäß den Fig. 2 bis 5 um faßt das äußere Freilaufteil 14, welches mit einem Flansch 15 zur Verbindung beispielsweise mit der Abtriebsseite der Viskokupplung 10 versehen ist. In der Bohrung 16 des äußeren Freilaufteiles 14 ist das innere Freilaufteil 17 mit der Außenfläche 20 seines hülsenförmigen Abschnittes 18 relativ verdrehbar auf genommen. Der hülsenförmige Ab schnitt 18 weist eine Bohrung 19 auf. Ferner geht der hülsenförmige Abschnitt 18 in einen Hohlzapfen 21 über. Auf dem Hohlzapfen 21 ist das Lager 22 angeordnet, dessen Lageraußenring in einer entsprechenden Lagerbohrung des äußeren Freilaufteiles 14 aufgenommen ist. Das Lager 22 ist als Rillenkugellager gestaltet. Im Abstand zum Lager 22 ist auf der Außenfläche 20 des hülsenförmigen Abschnit tes 18 ein Nadellager 23 angeordnet, welches ebenfalls in einer Lagerbohrung des äußeren Freilaufteiles 14 einsitzt.

Das innere Freilaufteil 17 weist einen konzentrisch zum äußeren Freilaufteil 14 verlaufenden Mantel auf. Zwischen diesem und dem äußeres Freilaufteil 14 ist eine Dichtung 27 angeordnet, wobei auch zusätzlich noch ein Freilauf 57 zwischen dem Mantel des äußeren Freilaufteiles 14 und dem inneren Freilaufteil 17 angeordnet sein kann.

Das innere Freilaufteil 17 ist mit umfangsverteilten Durchbrüchen 24 versehen, in welchen radial beweglich Sperrkörper 25 in Form von Kugeln aufgenommen sind. Die Sperrkörper 25 greifen in entsprechend den Durchbrüchen 24 verteilte Ausnehmungen 26 des äußeren Freilaufteiles 14 ein.

Das innere Freilaufteil 17 weist auf seinem aus dem äußeren Freilaufteil 14 herausragenden Ende eine Ausfor mung zu einem Flansch 28 auf. Dieser Flansch 28 dient beispielsweise zum Anschluß einer Anschlußbuchse zur Ver bindung mit dem Getriebeeingang des Hinterachsdifferen tiales 12 gemäß Fig. 1.

Ferner ist eine Schalteinrichtung vorgesehen, die einen Schaltkäfig 29 umfaßt und der zur Betätigung eines Schalt elementes 30 dient. Das Schaltelement 30 ist mit seiner Außenfläche 31 verschiebbar in der Bohrung 19 des hülsen förmigen Abschnittes 18 aufgenommen. Das Schaltelement 30 besitzt eine Schrägfläche 31a, die auf die Sperrkörper 25 im Sinne des Verschiebens nach radial außen einwirkt. Das Schaltelement 30 ist auf einem Ansatz 32 des Schaltkäfigs 29 aufgenommen, der von einer Feder 36 beaufschlagt wird, die den Schaltkäfig 29 mit dem Schaltelement 30 in die in Fig. 5 dargestellte, nach links verschobene Sperrposition drängt. Dabei stützt die Außenfläche 31 des Schaltele mentes 30 die Sperrkörper 25, so daß diese in den Durch brüchen 24 und den zugehörigen Ausnehmungen 26 einge schlossen gehalten werden. Sie können nicht nach innen ausweichen.

In den Fig. 3 und 4 ist die Freigabeposition der Frei laufvorrichtung 11 dargestellt. Zur Bewegung des Schalt elementes 30 in die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Freigabeposition dienen Fliehmassen 33, die in Führungs bahnen 35 des Schaltkäfigs 29 gehalten sind. Die Führ ungsbahnen 35 verlaufen schräg zur radial verlaufenden Stützfläche 34 des inneren Freilaufteiles 17 geneigt, so daß bei Bewegen der Fliehmassen 33 in den Führungsbahnen 35 entlang der Stützfläche 34 des inneren Freilaufteiles 17 der Schaltkäfig 29 zusammen mit dem Schaltelement 30 von der Verriegelungsposition in die Freigabeposition ver lagert wird. Der Schaltkäfig 29 ist in einem Hohlraum des inneren Freilaufteiles 17 aufgenommen.

Nach außen ist der Hohlraum durch den Deckel 37 abge schlossen, welcher gleichzeitig als Abstützbasis für die Feder 36 dient, die andererseits an einer Ringschulter des Ansatzes 32 des Schaltkäfigs 29 abgestützt ist.

Auf der Drehachse X der beiden Freilaufteile 14, 17 ist ein zentraler Synchronisierstift 38 angeordnet, der in der Bohrungsstufe 39 des inneren Freilaufteiles 17 einsitzt. Der Synchronisierstift 38 ist von der dem Schaltkäfig 29 gegenüberliegenden Seite in die Bohrung 39 eingesetzt. Er ist mit einem Ende an einem Deckel 40 befestigt, der mit dem äußeren Freilaufteil 14 fest verbunden ist. Der Ansatz 32 des Schaltkäfigs 29 weist dem Synchronisierstift 38 zugewandt eine Bohrung 45 auf, in welche der Synchroni sierstift 38 mit seinem Ende hineinragt. Im Überlappungs bereich zwischen dem Ansatz 32 und dem Synchronisierstift 38 ist ein Mitnehmer 44 in Form eines Stiftes angeordnet. Dieser verläuft quer zur Bohrung 45 und ist mit dem Ansatz 32 des Schaltkäfigs 29 fest verbunden. Der Mitnehmer 44 ist als Zylinderstift ausgebildet. Er stützt sich in der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Position, daß heißt der Freigabeposition, an Drehrampen 43 ab, die als Wendel gestaltet sind und in die axial verlaufende Nut 41 über gehen. Die Abstützung erfolgt unter der Kraft der Feder 36, die dann, wenn eine Drehzahlabsenkung erfolgt und die Fliehmassen 33 nach radial innen wandern, dafür sorgt, daß auch im rotatorischen Sinne eine Kraft auf den Schaltkäfig 29 ausgeübt wird, so daß dieser so verdreht wird, bis er an den anderen Drehanschlägen 42 zur Anlage kommt. In dieser Position befindet sich der Mitnehmer 44 in einer ausgerichteten Lage zur Axialnut 41 und kann in diese ein fahren. Dabei wird gleichzeitig das Schaltelement 30 nach links bewegt und überführt die Sperrkörper 25 nach radial außen in Eingriff zu den Ausnehmungen 26 des äußeren Frei laufteiles 14. Der Steigungswinkel der Wendel ist vorzugs weise größer als der Selbsthemmungswinkel. Er kann jedoch dann, wenn spielbehaftete Kupplungen, beispielsweise Ziehkeilkupplungen vorgesehen sind, kleiner als der Selbsthemmungswinkel sein. Die Sperrposition ist in Fig. 5 dargestellt.

Die in der Fig. 6 dargestellte Freilaufkupplung ent spricht vom Grundaufbau der im Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 5 beschriebenen. Ein Unterschied ist in sofern gegeben, als eine Vertauschung von Mitnehmer 44 und Drehrampen 43 bzw. Drehanschlag 42 erfolgt ist. Beim Aus führungsbeispiel nach Fig. 6 ist der Mitnehmer 44 dem äußeren Freilaufteil 14 zugeordnet. Er ist an den Deckel 40 angeschlossen, welcher am äußeren Freilaufteil 14 fest gelegt ist. In der oberen Hälfte von Fig. 6 ist der Frei lauf in der Freigabeposition und in der unteren Hälfte in der Sperrposition dargestellt. Die Drehanschläge 42 und die Drehrampen 43 und die Axialnut 41 sind in diesem Fall dem Ansatz 32 des Schaltkäfigs 29 zugeordnet. Ein weiterer Unterschied zu der Ausführungsform nach den Fig. 2 bis 5 besteht darin, daß das Schaltelement 30 in Richtung der Drehachse axial verschiebbar auf der Außenfläche des Ansatzes 32 angeordnet ist. Das Schaltelement 30 ist mit umfangsverteilten Durchbrüchen 46 versehen, in denen Sperr kugeln 47 radial verlagerbar angeordnet sind. In der Freigabeposition befinden sich die Sperrkugeln 47 in ihrer radial inneren Position, das heißt sie liegen innerhalb der Bohrung 19 des inneren Freilaufteiles 17. Sie tauchen dabei in einen Freiraum ein, der zwischen der Außenfläche des Ansatzes 32, auf welcher das Schaltelement 30 geführt ist, und einer Konusfläche 48, die am Ansatz 32, der stufenförmig vergrößert ist, ausgebildet ist. Nähern sich die Drehzahlen von innerem Freilaufteil 17 und äußerem Freilaufteil 14 unterhalb der konstruktiven vorgegebenen Schaltdrehzahl aneinander an, so weichen die Fliehmassen 33 an der gestuften Stützfläche 34 radial nach innen von der in Fig. 6 in der oberen Hälfte dargestellten Position in die in Fig. 6 unten dargestellte Position aus. Hier durch wird, wie im Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 5 beschrieben, auch eine rotative Kraft auf den Schaltkäfig 29 und damit den Ansatz 32 ausgeübt, bis ein Eintauchen des Mitnehmers 44 in die Axialnut 41 des Ansatzes 32 möglich ist. Das Schaltelement 30 wird zusammen mit dem Ansatz 32 nach links verschoben. Dabei wird eine Kraft auf die Sperrkörper 25 ausgeübt. Diese weichen aus den Durchbrüchen 24 radial nach außen in die Ausnehmungen 26 des äußeren Freilaufteiles 14 aus. Sie stützen sich in der Sperrposition radial innen gegen die Außenfläche des Schaltelementes 30 ab. Gleichzeitig wandern die Sperr kugeln 47 in den Durchbrüchen 46 unterstützt durch die Konusflächen 48 radial nach außen in eine Ringausnehmung 49 des inneren Freilaufteiles 17 aus und stützen sich dabei in Sperrposition auf der Außenfläche des Ansatzes 32 zur Verriegelung ab. Durch die Anordnung der Sperrkugeln 49 in Verbindung mit der konischen Stützfläche 56 und der verschiebbaren Anordnung des Schaltelementes 30 auf dem Ansatz 32 wird eine Übersetzung geschaffen, so daß die Schaltkräfte unter Last verringert werden. Es wird die Kraft verringert, die erforderlich ist, um das Schaltelement 30 ausgehend von der in Fig. 6 unten dargestellten Sperrposition in die in Fig. 6 oben dargestellte Freigabeposition zu überführen.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform des Freilaufes dargestellt, wobei ebenfalls aus der oberen Hälfte von Fig. 7 die Freigabeposition und aus der unteren Hälfte die Sperrposition ersichtlich ist. In der oberen Hälfte befinden sich die Sperrkörper 25 in ihrer radial inneren Position. In Fig. 7 unten befinden sich die Sperrkörper 25 in Eingriff zu den Ausnehmungen 26 des Freilaufteiles 14. Das Freilaufteil, dem der Schaltkäfig 29 und die Fliehmassen 33 zugeordnet sind, ist mit 14 bezeichnet. Das Freilaufteil 17 weist einen Ansatz 50 auf, der sich durch das am Ansatz 32 des Schaltkäfigs 29 befestigte Schalt element 30 hindurch erstreckt. Das Freilaufteil 17 weist in seiner Außenfläche 52 der Wandung der Bohrung 51 gegen überliegende umfangsverteilte Ausnehmungen 55 auf, welche zur Aufnahme von Kugeln als ortsfeste Vorsprünge 53 dienen. In der Bohrung 51 des Schaltelementes 30 sind entspechend umfangsverteilt Axialnuten 41, in welche die Vorsprünge 53 eintauchen können, und davon in Umfangs richtung sich erstreckende Umfangsnuten 54 vorgesehen. Die Umfangsnuten weisen schräg verlaufende, das heißt auf einer Wendel verlaufende, Drehrampen 43 auf. Die Axialnut 41 selbst bildet den Drehanschlag in entgegengesetzter Drehrichtung. Aus dem Schnitt A-A, der zur oberen Hälfte von Fig. 7 gehört, ist ersichtlich, daß der Vorsprung 53 sich in der Umfangsnut 54 befindet. Über die Feder 32 erfolgt eine Abstützung an der Drehrampe 43.

Haben sich die Drehzahlen der beiden Freilaufteile 14 und 17 unterhalb der konstruktiv vorgegebenen Schaltdrehzahl soweit aneinander angenähert, daß eine rotative Kraft über die Feder 36 auf das Schaltelement 30 ausgeübt werden kann, so wird dieses so verdreht, daß der dem Freilaufteil 17 zugehörige Vorsprung 53 sich nunmehr im Bereich der Axialnut 41 befindet. Das Schaltelement 30 kann sich dann in die in Fig. 7 unten dargestellte Sperrposition bewegen, wobei sich dann der Vorsprung 53 in der im Schnitt B-B dargestellten Position in der Axialnut 41 befindet.

Bezugszeichenliste
1 Kraftfahrzeug
2 Motor
3 Getriebe
4 Vorderachsdifferential
5 Vorderradantriebswellen
6 Vorderräder
7 Hinterräder
8 Abzweiggetriebe
9 Längswelle
10 Viskokupplung
11 Freilaufvorrichtung
12 Hinterachsdifferential
13 Hinterradantriebswellen
14 äußeres Freilaufteil
15 Flansch des äußeren Freilaufteils
16 Bohrung des äußeren Freilaufteils
17 inneres Freilaufteil
18 hülsenförmiger Abschnitt
19 Bohrung im hülsenförmigen Abschnitt
20 Außenfläche des hülsenförmigen Abschnittes
21 Hohlzapfen des inneren Freilaufteils
22, 23 Lager
24 Durchbruch
25 Sperrkörper/Kugeln
26 Ausnehmung
27 Dichtung
28 Flansch des inneren Freilaufteils
29 Schaltkäfig
30 Schaltelement
31 Außenfläche des Schaltelementes
31a Schrägfläche
32 Ansatz
33 Fliehmasse
34 Stützfläche des inneren Freilaufteils
35 Führungsbahn
36 Feder
37 Deckel
38 Synchronisierstift
39 Bohrung des inneren Freilaufteils
40 Deckel des äußeren Freilaufteils
41 Axialnut
42 Anschlag
43 Drehrampe
44 Mitnehmer
45 Bohrung
46 Durchbruch
47 Sperrkugeln
48 Konusfläche
49 Ringausnehmung
50 Ansatz
51 Bohrung des Schaltelementes
52 Außenfläche
53 Vorsprung
54 Umfangsnut
55 Ausnehmung
56 konische Stützfläche
57 Freilauf
X Drehachse

Claims

1. Sperrbare Freilaufvorrichtung, insbesondere für die Antriebs-Verbindung der Räder der nicht ständig angetriebenen Hinterachse mit den Rädern der ständig angetriebenen Vorderachse eines Kraftfahrzeuges, mit zwei Freilaufteilen (14, 17), von denen eines angetrieben und eines zur Weiterleitung der Drehbewegung bestimmt ist, wobei eines der Freilaufteile (17) einen hülsenförmigen Abschnitt (18) mit umfangsverteilten Durchbrüchen (24), in denen Sperrkörper (25) radial verlagerbar sind, aufweist und das andere Freilaufteil (14) mit den Durchbrüchen (24) entsprechend umfangsverteilten Ausnehmungen (26) versehen ist und in dem hülsenförmigen Abschnitt (18) ein Schaltelement (30) axial verlagerbar ist, das von einer Feder (36) in eine Stellung gedrängt wird, in der die Sperrkörper (25) in den Ausnehmungen (26) gehalten sind und das drehzahlabhängig über eine Schalteinrichtung entgegen der Kraft der Feder (36) in eine Freigabeposition bewegbar ist, und die Schalteinrichtung einen Schaltkäfig (29) und radial drehzahlabhängig verlagerbare Fliehmassen (33) aufweist, welche an Stützflächen (34, 35) eines der Freilaufteile und des Schaltkäfigs (29) abgestützt sind, die derart einander gegenüber geneigt sind, das der Schaltkäfig (29) axial gegenüber den Freilaufteilen (14, 17) bei Fliehkrafteinwirkung verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkäfig (29) und das diesen aufnehmende Freilaufteil (17) relativ zueinander verdrehbar sind und daß der Schaltkäfig (29) und das andere Freilaufteil (14) einander gegenüber zwischen zwei Endpositionen begrenzt verdrehbar sind und in der einen Endposition durch die den Schaltkäfig (29) be aufschlagende Feder (36) in eine drehfeste, form schlüssige Verbindung zueinander gedrängt werden und in der anderen Endposition kraftschlüssig in Axialrichtung gegeneinander abgestützt sind.

2. Freilaufvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehmassen (33) und die Charakteristik der Feder (36) so aufeinander abgestimmt sind, daß die die Freigabeposition bewirkende Drehzahl größer als die maximale, aus der Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges (1) resultierende Antriebsdrehzahl ist.

3. Freilaufvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehmassen (33) als Kugeln ausgebildet sind und die Stützflächen (34) des zugehörigen Freilauf teils (17) im wesentlichen radial verlaufen.

4. Freilaufvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkäfig (29) als Träger eines davon ge trennten Schaltelementes (30) dient (Fig. 6).

5. Freilaufvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkäfig (29) oder das Freilaufteil (14) mit einer zu einer Axialseite offenen Axialnut (41) und das jeweils andere der beiden Teile mit einem gegenüberliegenden, dazu passenden Mitnehmer (44) versehen ist und daß ein die Axialnut (41) auf weisender, mit dem Freilaufteil (14) oder dem Schalt käfig (23) fest verbundener Synchronisierstift (38), der Axialnut vorgelagert, einen Drehanschlag (42) für den Mitnehmer (44) bezüglich der einen Endposition und eine wendelartig verlaufende Drehrampe (43) aufweist, auf der der Mitnehmer (44), durch die Feder (36) be aufschlagt, in der anderen Endposition abgestützt ist.

6. Freilaufvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkäfig (29) mit einem Ansatz (32) in eine Bohrung (19, 39) des einen Freilaufteils (17) ver schiebbar einsitzt, daß das andere Freilaufteil (14) mit dem zentralen Synchronisierstift (38) versehen ist, der ebenfalls in die zentrale Bohrung (39) von deren anderen Seite her hineinragt und daß der Mit nehmer (44) und die Axialnut (41) mit dem vor geschalteten Drehanschlag (42) und der Drehrampe (43) dem Ansatz (32) bzw. dem Synchronisierstift (38) zuge ordnet sind.

7. Freilaufvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (32) mit einer Bohrung (45) und einem quer dazu verlaufenden Stift als Mitnehmer (44) ver sehen ist, daß der Synchronisierstift (38) die Axial nut (41), den Drehanschlag (42) und die Drehrampe (43) aufweist und der Mitnehmer (44) zur Erzielung der drehfesten Verbindung in die Axialnut (41) des Synchronisierstiftes (38) eintaucht.

8. Freilaufvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkäfig (29) mit einem Ansatz (32) in eine Bohrung (19, 39) des einen Freilaufteils (17) von einer Seite her verschiebbar einsitzt, daß der Ansatz (32) die Axialnut (41), den Drehanschlag (42) und die Dreh rampe (43) aufweist und daß das andere Freilaufteil (14) mit einem Träger (40) für den Mitnehmer (44) verbunden ist, welcher in die Bohrung (19, 39) von deren anderen Seite her hineinragt.

9. Freilaufvorrichtung nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Ansatz (32) des Schaltkäfigs (29) das Schaltelement (30) verschiebbar gehalten ist, welches in umfangsverteilt und im wesentlichen radial verlaufenden Durchbrüchen (40) verschiebbare Sperrkugeln (47) aufweist, die zur Verriegelung des Schaltelementes (30) über eine Konusfläche (48) des Ansatzes (32) in eine Ringausnehmung (49) des einen Freilaufteils (17) gedrängt werden (Fig. 6).

10. Freilaufvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkäfig (29) mit einem hülsenförmigen Schaltelement (30) fest verbunden ist, welches in einem Freilaufteil (17) axial verschiebbar einsitzt, daß das Freilaufteil (17) einen Ansatz (50) aufweist, der in der Bohrung (51) des Schaltelementes (30) einsitzt und auf seiner Außenfläche (52) mit umfangsverteilten, radialen Vorsprüngen (53) versehen ist, welche in der einen Endposition jeweils in einer Axialnut (41) des Schaltelementes (30) einliegen oder in der anderen Endposition in eine davon jeweils ausgehende Umfangsnut (54) mit einer auf einer Wendellinie verlaufenden Drehrampe (43) hineinragen und wobei sich die Drehrampen (43) jeweils an den Vorsprüngen (53) abstützen (Fig. 7).

11. Freilaufvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (53) von in Ausnehmungen (55) des Schaltelementes (30) zu diesen ortsfest einsitzenden Kugeln gebildet werden.