DE4202152A1 - Kupplung fuer beide drehrichtungen mit fliehkraftgesteuerter freilaufwirkung - Google Patents

Description

Bei allradangetriebenen Kraftfahrzeugen mit einer über eine schlupfgesteuerte Kupplung angetriebenen zweiten Treibachse (meist die Hinterachse) besteht das Problem, daß die Hinterrä­ der durch die Verbindung mit den Vorderrädern zum Überbremsen neigen und so die Bodenhaftung verlieren, was zum Ausbrechen des Fahrzeuges führt. Besonders kritisch sind die Verhältnisse bei Blockierbremsungen bzw. bei Verwendung eines ABS.

Um dem unter Vermeidung einer gesteuerten Trennkupplung entge­ genzuwirken, ist die zusätzliche Verwendung eines Freilaufes üblich. Dieser hat aber den Nachteil, daß er für allradgetrie­ bene Rückwärtsfahrt überbrückt werden muß. Alternativ dazu ver­ wendet man einen Doppelfreilauf, der die Übertragung von An­ triebskräften vorwärts und rückwärts ermöglicht.

Dieser hat jedoch den Nachteil, sowohl bei Vorwärtsfahrt als auch bei Rückwärtsfahrt im Schleppbetrieb (Motorbremsung) zu entkuppeln, was im Gelände und auf vereisten Bergstraßen zu ge­ fährlichen Situationen führen kann.

Aus der DE-A 27 40 638 ist ein Doppelfreilauf mit Klemmrollen bekannt, der die Übertragung von Antriebskräften auf die zweite Triebachse durch das Zusammenwirken einer Reibverbindung zwi­ schen dem der zweiten Triebachse zugehörigen Glied und einem Klemmrollenkäfig bewirkt. Beim Überholen dieses Gliedes verhin­ dert ein Klinkenmechanismus, der über eine weitere Reibverbin­ dung zum feststehenden Gehäuse gesteuert ist, daß sich der Klemmrollenkäfig in die Position bewegt, in der Bremsmomente von der zweiten Triebachse zum Verteilergetriebe übertragen werden können, die zweite Triebachse läuft also frei.

Ein anderer in beiden Drehrichtungen wirkender Klemmrollenfrei­ lauf ist aus der EP-B 1 64 183 bekannt. Dort werden die Klemm­ rollen durch eine Zugfeder in Ausnehmungen des Innenringes ge­ zogen, sodaß bei niederer Drehzahl überhaupt keine Verbindung besteht, bei hoher Drehzahl aber in beiden Richtungen.

Auch in dem aus der EP-A 4 36 270 bekannten Klemmrollenfreilauf erfolgt die Sperrung unabhängig von der Drehzahl und der Momen­ tenflußrichtung, nur in Abhängigkeit vom Drehsinn.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine in beiden Richtungen wirkende Klemmrollenkupplung zu schaffen, die ohne Einwirkung von außen, (z. B. Reibschluß zu einem Gehäuse) nur bei Vorwärtsfahrt mit höherer Geschwindigkeit als Freilauf wirkt. Diese Kupplung soll das eingangs aufgezeigte durch die Verwendung schlupfgesteuerter Kupplungen in Kraftfahrzeugan­ trieben gestellte Problem lösen.

Dazu sind erfindungsgemäß bei einer aus einem Außenring, einem Innenring und einem Käfig bestehenden Klemmrollenkupplung für beide Drehrichtungen als Mittel zur reibschlüssigen Verbindung des Käfigs mit dem Außenring Bremsschuhe vorgesehen, die in Um­ fangsrichtung fest und in radialer Richtung beweglich mit dem Außenring verbunden sind und von mindestens einer Feder an den Käfig gedrückt werden.

Die Bremsschuhe sorgen dafür, daß bei niedriger Geschwindigkeit in beiden Drehrichtungen und in beiden Momentenflußrichtungen die Verbindung zur zweiten angetriebenen Achse aufrecht bleibt.

Bei höherer Drehzahl des Außenringes somit bei höherer Fahrge­ schwindigkeit, heben die Bremsschuhe durch Fliehkraft ab. Dabei sorgt die Käfighaltefeder dafür, daß die Verbindung ausschließ­ lich in der ersten Momentenflußrichtung hergestellt ist, wäh­ rend die zweite Achse in der zweiten Momentenflußrichtung frei­ läuft.

Ein weiterer Vorteil dieser Bauweise ist, daß eine handelsübli­ che Eintourenkupplung einfach in eine erfindungsgemäße Kupplung umgebaut werden kann, indem der die Eintourensteuerung bewir­ kende Klinkenmechanismus weggenommen und durch die Bremsschuhe ersetzt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kä­ fig außerdem über eine Käfighaltefeder mit dem Innenring ver­ bunden und auf diesem drehbar gelagert, wobei die Käfighaltefe­ der das Bestreben hat, den Käfig in die Stellung zu bewegen, in der die Klemmrollen ausschließlich in einer Momentenflußrich­ tung kuppeln können (Anspruch 2).

Dabei stellen die Käfighaltefedern bei Umkehr der Momentenfluß­ richtung sicher, daß die Verbindung zwischen Innenring und Au­ ßenring schnell unterbrochen wird und daß die Klemmrollen bei hoher Geschwindigkeit bezüglich des Innenringes in der Winkel­ stellung bleiben, in der sie nicht in der anderen Momentenfluß­ richtung einkuppeln können.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine Fe­ der als ein alle Bremsschuhe umschlingendes federndes Zug­ element ausgebildet (Anspruch 3), wodurch eine einfache und zu­ verlässige Bauweise erzielt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen eines bevorzugten Ausführungsbeispieles erläutert:

Fig. 1 Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Kupplung,

Fig. 2 Schnitt nach II-II (obere Hälfte) und nach III-III (untere Hälfte) in Fig. 1,

Fig. 3 schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges mit Allradantrieb, bei dem die erfindungsgemäße Kupplung angewendet wird.

In den Fig. 1 und 2 ist die Antriebswelle vom Motorgetriebe­ block mit 1 bezeichnet, auf ihr sitzt drehfest ein Innenring 2. Die Abtriebswelle 3 zur zweiten angetriebenen Achse ist mit einem Außenring 4 drehfest verbunden, an den ein Gehäuse 5 an­ schließt. Der Innenring 2 ist mittels Lagern 6, 7 gegenüber dem Außenring 4 gelagert. Zwischen Außenring 2 und Ausnehmungen 9 mit Anlauframpen 10, 11 des Innenringes 2 ist eine Anzahl von Klemmrollen 8 angeordnet.

Ein Käfig 12 weist Durchbrechungen 13 für die Klemmrollen 8 auf und geht in einen geschlossenen Ring 14 über, der innen auf dem Innenring 2 drehbar gelagert ist und außen Reibflächen 15 auf­ weist. Weiters ist ein Kragen 16 drehfest mit dem Innenring 2 verbunden und trägt eine Käfighaltefeder 17, die das Bestreben hat, den Käfig 12 in der Einkuppelstellung für die erste Momen­ tenflußrichtung zu halten.

Im Gehäuse 5 sind über den Umfang verteilt eine Reihe von Bremsschuhen 20 angeordnet, die aus zwei durch Stifte 23 zusam­ mengehaltenen Teilschuhen 21,22 bestehen und auf ihrer dem Kä­ fig 12 zugeneigten Innenseiten Bremsbeläge 24 aufweisen. Die Bremsschuhe 20 sind zwischen Führungsbolzen 25, die das Ge­ häuse 5 mit dem Außenring 4 verbinden, radial verschiebbar ge­ lagert und werden von einer die Stifte 23 umschlingenden Zugfe­ der 26 nach innen gezogen.

Die erfindungsgemäße Kupplung arbeitet folgendermaßen:

Bei niedrigen Drehzahlen liegen die Bremsschuhe 20 am Käfig 12 an. Bei Vorwärts- und Rückwärtsfahrt im Zugbetrieb (der Motor treibt) wird der Käfig 12 von den Bremsschuhen 20 gegenüber dem Innenring 2 abgebremst. Durch diese relative Umfangsbewegung des Käfigs werden die Klemmrollen 8 in Einkuppelstellung ge­ bracht und die Anlauframpen 10 bzw. 11 (wenn die Vorwärtsfahrt in Fig. 2 einer Drehung im Uhrzeigersinn entspricht, bei Vor­ wärtsfahrt die Rampen 11, bei Rückwärtsfahrt die Rampen 10) drücken die im Normalfall am Außenring 4 anliegenden Klemmrol­ len 8 in kuppelnden Eingriff mit dem Außenring 4.

Bei Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt im Schubbetrieb (die ange­ triebene Achse treibt den Motor) wird der Käfig 12 durch Brems­ schuhe 20 mitgenommen und bringt die Klemmrollen 8 auch wieder in Kuppelstellung. In diesem Fall wirkt bei Vorwärtsfahrt die Anlauframpe 10, bei Rückwärtsfahrt die Anlauframpen 11.

Bei schneller Vorwärtsfahrt erfolgt die Kraftübertragung von den Anlauframpen 11 über die Klemmrollen 8 auf den Außenring 4. Wegen der hohen Drehzahl sind jedoch die Bremsschuhe 20 durch die Fliehkraft abgehoben, sodaß zwischen Außenring 4 und Kä­ fig 12 keine Reibverbindung besteht. Wenn das Fahrzeug stark abgebremst wird, wird der Innenring 2 verzögert und der Außen­ ring 4 überholt den Innenring 2. Dadurch werden die Klemmrol­ len 8 freigegeben und die Käfighaltefeder 17 verhindert, daß der Käfig in die andere Einkuppelstellung gebracht wird. Nun wirkt die Kupplung als Freilauf.

Das in Fig. 3 schematisch dargestellte allradangetriebene Kraftfahrzeug weist einen Motorgetriebeblock 30 auf, von dem über ein Verzweigungsgetriebe 31 einerseits die Vorderräder 32 und andererseits über eine schlupfgeregelte Kupplung 34 und eine erfindungsgemäße Klemmrollenkupplung 35 die Hinterräder 33 an­ getrieben werden. Die schlupfgeregelte Kupplung 34 könnte eine Lamellenkupplung, eine hydrostatische Kupplung, eine hydrodyna­ mische Kupplung, eine gesteuerte oder ungesteuerte Flüssig­ keitsreibungskupplung oder eine elektromagnetische oder elek­ troviskose Kupplung sein. Die erfindungsgemäße Klemmrollenkupp­ lung 35 könnte auch zwischen dem Verzweigungsgetriebe 31 und der schlupfgeregelten Kupplung 34 angeordnet sein, was strich­ liert mit 35′ angedeutet ist.

Claims (3)

1. Klemmrollenkupplung für beide Drehrichtungen, bestehend aus einem Außenring mit einer zylindrischen inneren Kuppelfläche, einem Innenring mit über seinem äußeren Umfang verteilten Ausneh­ mungen mit Anlauframpen in beiden Richtungen zur Aufnahme der Klemmrollen, und einem Käfig mit Mitteln zu dessen reibschlüs­ siger Verbindung mit dem Außenring, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur reibschlüssigen Verbindung des Käfigs (12) mit dem Außenring (4) Bremsschuhe (20, 21, 22) sind, die in Umfangs­ richtung fest und in im wesentlichen radialer Richtung beweg­ lich mit dem Außenring (4) verbunden und von mindestens einer Feder (26) an den Käfig (12) oder an ein mit diesem verbundenes Teil (14) gedrückt werden.

2. Klemmrollenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (12) über eine Käfighaltefeder (17) mit dem In­ nenring (2) oder einem sich mit diesem drehenden Teil (16) ver­ bunden und auf diesem drehbar gelagert ist, wobei die Käfighal­ tefeder (17) das Bestreben hat, den Käfig (12) in die Stellung zu bewegen, in der die Klemmrollen (8) ausschließlich in einer Momentenflußrichtung einkuppeln können.

3. Klemmrollenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder als ein alle Bremsschuhe (20) umschlingendes fe­ derndes Zugelement (26) ausgebildet ist.