DE68905466T2

DE68905466T2 - Kupplung für Kraftübertragung.

Info

Publication number: DE68905466T2
Application number: DE89313486T
Authority: DE
Inventors: Masaki C O Toyota Jidosha Inui
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1989-12-21
Publication date: 1993-10-21
Anticipated expiration: 2009-12-22
Also published as: JP2759996B2; JPH02173419A; DE68905466D1; US5101678A; EP0393285B1; EP0393285A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungs Vorrichtung zur Kraftübertragung zwischen Antriebswelle und getriebener Welle, die koaxial miteinander zur relativen Rotation montiert sind und spezieller auf eine Kupplungs Vorrichtung zur Kraftübertragung von der Antriebswelle auf die getriebene Welle als Reaktion auf die Drehzahldifferenz zwischen den Wellen.
In der Japanischen Gebrauchsmuster-Vorveröffentlichung Nr.59-188731 ist eine Visko-Kupplungsvorrichtung offenbart, in der eine Menge eines hochviskosen Fluids gespeichert wird, um eine Kraftübertragung zwischen der Antriebswelle und der getriebenen Welle zu bewirken, wenn es infolge der Drehzahldifferenz zwischen den Wellen auf Scherung beansprucht worden ist. In der Japanischen Patent-Vorveröffentlichung Nr.63-240429 ist eine Visko-Kupplungsvorrichtung offenbart worden, die eine Reibungskupplung enthält, um eine Kraftübertragung zwischen der Antriebswelle und der getriebenen Welle zu bewirken, wenn sie in Eingriff gebracht worden ist. Die Reibungskupplung ist angeordnet, um durch einen auf ein hochviskoses Fluid aufgebrachten Druck als Reaktion auf die Drehzahldifferenz zwischen den Wellen in Eingriff zu kommen. In solchen konventionellen Visko-Kupplungsvorrichtungen wird die Kraft von der Antriebswelle auf die getriebene Welle, und umgekehrt, übertragen. Bei Anwendung auf das Antriebssystem eines vierradgetriebenen Fahrzeugs ist es jedoch erforderlich, eine Übertragung des Antriebdrehmoments von der getriebenen Welle auf die Antriebswelle zu verhindern.
Die DE-960,772 offenbart eine in eine Richtung betriebene Kupplung, die eine Verbindung zwischen einem Paar koaxialer Wellen herstellt, die relativ zueinander rotieren können. Ein exzentrisches, inneres Bauelement sitzt auf einer Welle und ist in einem zylindrischen, äußeren Gehäuse untergebracht, das auf der anderen Welle sitzt. Ein dazwischenliegendes Druckbauelement ist exzentrisch auf dem inneren Bauelement angeordnet, um mit dem äußeren Bauelement in Antriebseingriff durch eine Druckfeder zu stehen, die vorgesehen ist, um diesen Eingriff aufrechtzuerhalten. Die Kupplung befindet sich in Eingriff, wenn das innere Bauelement und das äußere Bauelement relativ zueinander in eine Richtung rotieren und befindet sich nicht in Eingriff, wenn sie in die entgegengesetzte Richtung zueinander rotieren.
Es ist darum eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, die Kraft nur von der Antriebswelle auf die angetriebene Welle als Reaktion auf die Drehzahldifferenz zwischen den Wellen zu übertragen und die Drehmomentübertragung von der getriebenen Welle auf die Antriebswelle zu verhindern.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kupplungsvorrichtung zu schaffen, die für die Verwendung im Antriebssystem eines vierradgetriebenen Fahrzeugs als ein Differential, ein Differential-Sperrmechanismus oder ein Differential mit begrenztem Schlupf geeignet ist.
Nach der vorliegenden Erfindung werden die Aufgaben durch Schaffung einer Kupplungsvorrichtung zur Kraftübertragung zwischen der Antriebswelle und der getriebenen Welle, die koaxial miteinander zur relativen Rotation montiert sind, erfüllt, die sich in Übereinstimmung mit Anspruch 1 befindet.
In einem praktischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, daß das zylindrische Gehäuse innen mit einer Anzahl von Innenzähnen ausgebildet ist, wobei das dazwischenliegende Drehbauelement die Form eines einbeschriebenen Zahnrads aufweist, das mit einer darauf ausgebildeten Anzahl von Außenzähnen in Eingriff mit den Innenzähnen des Gehäuses steht und die Einrichtung zum Aufrechterhalten des Eingriffs des Drehbauelements mit der Innenfläche des Gehäuses die Form eines Trennglieds mit einem kreisringförmigen Flansch bildet, der durch den exzentrischen, zylindrischen Stützabschnitt des inneren Bauelements und einen Führungsabschnitt mit halbkreisförmigem Querschnitt, der sich senkrecht von einem Außenumfang des kreisringförmigen Flansches erstreckt, drehbar gelagert ist und zwischen einem Abschnitt der Außenzähne und einem Abschnitt der Innenzähne angeordnet ist, um den Eingriff der Außenzähne mit den Innenzähnen an ihren anderen Abschnitten aufrechtzuerhalten.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und um zu zeigen, wie dieselbe zur Wirkung gebracht werden kann, wird nun durch Beispiel auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Kupplungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in der Fig. 1 ist; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Antriebssystems eines vierradgetriebenen Fahrzeugs ist, das mit der in den Figs. 1 und 2 gezeigten Kupplungsvorrichtung ausgerüstet ist.
Bezüglich der Zeichnungen veranschaulicht die Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Kupplungsvorrichtung 10 nach der vorliegenden Erfindung. Wie in der Fig. 3 gezeigt ist, ist die Kupplungsvorrichtung 10 in dem Hinterrad- Antriebssystem eines vierradgetriebenen Fahrzeugs angeordnet, das mit einer Kardanwelle 22 ausgerüstet ist, die eine mit einer Antriebsmaschine 21 verbundene Kraftübertragung enthält und eine mit der Kraftübertragung verbundene Übertragungsvorrichtung.
Die Übertragungsvorrichtung ist eingebaut, um die Kraft von der Antriebsmaschine 21 durch ein Paar geteilter Achswellen 23,23 auf ein Paar Vorderräder 24,24 und auf eine vordere Gelenkwelle 25 zu übertragen, die antriebsmäßig durch eine Kupplungsvorrichtung 10 mit einer hinteren Gelenkwelle 26 verbunden ist. Die hintere Gelenkwelle 26 ist antriebsmäßig mit einem hinteren Differential 27 verbunden, das die Kraftübertragung von der Gelenkwelle 26 auf ein Paar Hinterräder 29,29 durch ein Paar geteilter Achswellen 28,28 bewirkt.
Wie in den Figs. 1 und 2 gezeigt ist, enthält die Kupplungsvorrichtung 10 als Hauptteile eine innere Welle 11, ein äußeres, zylindrisches Gehäuse 12, ein einbeschriebenes Zahnrad 13 und ein Trennglied 14. Die innere Welle 11 hat einen exzentrischen, zylindrischen Stützabschnitt 11a mit großem Durchmesser, eine Innenkeilnabe 11b und einen Hüllenabschnitt 11c mit kleinem Durchmesser. Der exzentrische, zylindrische Stützabschnitt 11a der Welle 11 hat eine Mittelachse A, die radial zur Mitte der Innenkeilnabe 11b versetzt ist. Die innere Welle 11 ist auf einem als Keilwelle ausgebildeten hinteren Ende 25a der vorderen Gelenkwelle 25 zur gemeinsamen Rotation auf solche Weise montiert, daß die Mittelachse A des exzentrischen, zylindrischen Stützabschnitts 11a radial zur Mittelachse B der Gelenkwelle 25 versetzt ist.
Das äußere, zylindrische Gehäuse 12 hat ein geschlossenes Ende 12c, das mit einem vorderen Ende der hinteren Gelenkwelle 26 zur gemeinsamen Rotation verbunden ist und ein offenes Ende 12a, das durch ein Abdeckbauelement 15 fluiddicht verschlossen ist. Das hintere Ende 25a der vorderen Gelenkwelle 25 ist an dem geschlossenen Ende 12c des Gehäuses 12 durch ein Kugellager drehbar gelagert, und das Abdeckbauelement 15 ist auf dem Hülsenabschnitt 11c der inneren Welle 11 durch ein Nadellager fluiddicht, drehbar gelagert. Das äußere, zylindrische Gehäuse 12 ist innen mit einer Anzahl von Innenzähnen 12b ausgebildet, die in umschließender Beziehung mit dem exzentrischen, zylindrischen Stützabschnitt 11a der inneren Welle 11 angebracht sind.
Das einbeschriebene Zahnrad 13 ist mit einer Anzahl von Außenzähnen 13a darauf ausgebildet, deren Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses 12 ist. Das einbeschriebene Zahnrad 13 ist auf dem exzentrischen, zylindrischen Stützabschnitt 11a der inneren Welle 11 drehbar gelagert und mit Hilfe eines Paars axial beabstandeter Wellensicherungsringe 16a, 16b durch einen kreisringförmigen Flansch 14a des Trennglieds 14 in axialer Richtung ausgerichtet. Wie in der Fig. 2 gezeigt ist, hat das Trennglied 14 einen Führungsabschnitt 14b von halbkreisförmigem Querschnitt, der sich senkrecht von einem Außenumfang des kreisringförmigen Flansches 14a erstreckt und auf dem zylindrischen Stützabschnitt 11a der inneren Welle 11 an seinem kreisringförmigen Flansch 14a drehbar gelagert ist.
Der kreisringförmige Flansch 14a des Trennglieds 14 ist mit Hilfe der Wellensicherungsringe 16a, 16b durch das einbeschriebene Zahnrad 13 in eine axiale Richtung ausgerichtet und der Führungsabschnitt 14b des Trennglieds 14 ist zwischen den Innenzähnen 12 des Gehäuses 12 und den Außenzähnen 13a des einbeschriebenen Zahnrads 13 angeordnet.
In dieser Anordnung steht der Führungsabschnitt 14b des Trennglieds 14 in Kontakt mit einem Abschnitt der Außenzähne 13a an seiner Innenfläche, so daß der andere Abschnitt der Außenzähne 13a in Eingriff mit einem Abschnitt der Innenzähne 12b des Gehäuses 12 gehalten wird.
Bei Betrieb rotiert die innere Welle 11 um die Mittelachse B der vorderen Gelenkwelle 25, wenn sie von der Antriebsmaschine 21 durch die Kardanwelle 22 und die vordere Gelenkwelle 25 angetrieben wird. Die Rotation der inneren Welle 11 bewirkt, daß das einbeschriebene Zahnrad 13 mit dem exzentrischen, zylindrischen Stützabschnitt 11a der inneren Welle 11 rotiert. Dadurch wird das äußere, zylindrische Gehäuse 12 durch Rotation des einbeschriebenen Zahnrads 13 angetrieben, das sich mit ihm in Eingriff befindet, um die hintere Gelenkwelle 26 zu drehen und folglich wird das hintere Differential 27 durch Rotation der hinteren Gelenkwelle 26 angetrieben, um die Hinterräder 29,29 durch geteilte Achswellen 28,28 für einen Vierradantrieb anzutreiben. Vorausgesetzt, daß die hintere Gelenkwelle 26 durch ein von den Hinterrädern 29 über das hintere Differential 27 während der Fahrt des Fahrzeugs aufgebrachtes Antriebsmoment angetrieben worden ist, wird die Drehzahl der hinteren Gelenkwelle 26 höher als die der vorderen Gelenkwelle 25. In diesem Fall bewirkt die relative Rotation des zylindrischen Gehäuses 12 zu der vorderen Gelenkwelle 25, daß das einbeschriebene Zahnrad 13 um den zylindrischen Stützabschnitt 11a der inneren Welle 11 frei rotiert. Dadurch wirkt die Kupplungsvorrichtung 10, um die Übertragung des Antriebdrehmoments von der hinteren Gelenkwelle 26 auf die vordere Gelenkwelle 25 zu verhindern.
Aus der obigen Beschreibung wird verständlich, daß die Kupplungsvorrichtung 10 auf eine einfache Weise zusammengesetzt und klein gebaut sein kann. In der Kupplungsvorrichtung 10 werden die Außenzähne 13a des einbeschriebenen Zahnrads 13 in Eingriff mit den Innenzähnen 12b des Gehäuses 12 gehalten, um die Kraft von der vorderen Gelenkwelle 25 auf die hintere Gelenkwelle 26 zu übertragen. Das bewirkt, daß große Wärmeentwicklung in der Kupplungsvorrrichtung 10 ausgeschlossen und die Kraftübertragung von der vorderen Gelenkwelle 25 auf die hintere Gelenkwelle 26 gewährleistet wird, ohne daß unerwünschte Einflüsse auf die Fahrleistung des Fahrzeugs verursacht werden.
Obwohl ein bestimmtes, spezielles Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, daß viele Modifikationen und Variationen angesichts der technischen Lehre möglich sind. Zum Beispiel können die Innenzähne 12b des Gehäuses 12 bei Reibungseingriff mit einem das einbeschriebene Zahnrad 13 ersetzenden, dazwischenliegenden Drehbauelement weggelassen werden.

Claims

1. Kupplungsvorrichtung zur Kraftübertragung zwischen Antriebswelle und getriebener Welle (25,26), die koaxial miteinander zur relativen Rotation montiert sind, mit:

einem inneren Bauelement (11), das an einem Ende der Antriebswelle (25) zur gemeinsamen Rotation angebaut ist und einen exzentrischen, zylindrischen Stützabschnitt (11a) aufweist, dessen Mittelachse (A) radial zur Mittelachse (B) der Antriebswelle versetzt ist;

einem äußeren, zylindrischen Gehäuse (12), das koaxial an einem Ende der getriebenen Welle (26) zur gemeinsamen Rotation befestigt und in umschließender Beziehung zu dem exzentrischen, zylindrischen Stützabschnitt (11a) des inneren Bauelements (11) angeordnet ist; und

einem zwischenliegenden Drehelement (13), das frei drehbar durch den exzentrischen, zylindrischen Stützabschnitt (11a) des inneren Bauelements (11) getragen wird und zum Antrieb in eine Innenfläche des zylindrischen Gehäuses (12) eingreift;

dadurch gekennzeichnet, daß das zwischenliegende Drehelement (13) konzentrisch zu dem inneren Element (11) angebracht ist; und,

Einrichtungen (14) zum ständigen Aufrechterhalten des Eingriffs des Drehelements (13) mit der Innenfläche des Gehäuses (12) vorgesehen sind.

2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zylindrische Gehäuse (12) mit einer Anzahl von Innenzähnen (12b) ausgebildet ist und das zwischenliegende Drehelement (13) ein einbeschriebenes Zahnrad darstellt, das mit einer darauf ausgebildeten Anzahl von Außenzähnen (13a) im Eingriff mit den Innenzähnen (12b) des Gehäuses (12) steht.

3. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Einrichtung zum ständigen Aufrechterhalten des Eingriffs des Drehelements mit der Innenfläche des Gehäuses ein Trennglied (14) mit einem kreisringförmigen Flansch (14a) ist, das drehbar durch den exzentrischen, zylindrischen Stützabschnitt (11a) des inneren Bauelements (11) getragen wird und einen Führungsabschnitt (14b) von halbkreisförmigem Querschnitt aufweist, der sich senkrecht von einem Außenrand des kreisringförmigen Flansches (14a) erstreckt und zwischen einem Abschnitt der Außenzähne (13a) und einem Abschnitt der Innenzähne (12b) angeordnet ist und ständig den Eingriff der Außenzähne (13a) mit den Innenzähnen (12b) an ihren weiteren Abschnitten aufrechterhält.