DE3615826C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsverbindung mit einer Freilaufeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, wie sie beispielsweise aus der DE-PS 8 92 275 bekannt ist. Solche Antriebsverbindungen werden insbesondere für Fahrzeuge mit Mehrfachantrieben benötigt, um Drehrichtungsunterschiede der je­ weiligen An- und Abtriebswellen, wie z. B. beim Bremsen, Wenden usw. sowie beim Rückwärtsfahren unter Vermeidung gefährlicher An­ triebsverspannungen, zu ermöglichen. Nach dem erwähnten Stand der Technik wurde die jeweilige Drehrichtung mittels einer an einem der Rollenkäfige einer Doppelfreilaufkupplung befestigten und am anderen Ende am Gehäuse reibschlüssig geführten Reiblamelle über­ wacht. Je nach Drehrichtung konnte damit der eine oder der andere von zwei gegensinnigen Freiläufen gesperrt werden, so daß sich für beide Fahrtrichtungen eine vollkommen selbsttätige Umschal­ tung, z. B. von einem Zwei- auf einen Vierrad-Antrieb und umge­ kehrt, erreichen ließ.

Nachteilig war dabei allerdings der ständige Kraftschluß des Schaltringes mit dem feststehenden Gehäuse und die Abhängigkeit der Ansprechempfindlichkeit von der Klemmung und den jeweiligen Reibwerten der Reiblamelle, welche sich auch nach einiger Zeit durch Glättungs- bzw. Abnutzungseffekte so veränderte, daß ihre Funktion als Drehrichtungssensor beeinträchtigt war. Die ständige Reibverbindung führte auch zu Wirkungsgradeinbußen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, den aufgezeigten Stand der Technik in Richtung geringerer Reibung, zuverlässigerer Funktion und höherer Belastbarkeit zu verbessern.

Die Lösung wurde mit den Merkmalen des Kennzeichens von An­ spruch 1 dadurch erreicht, daß ein Kraftschluß und eine Stell­ kraftübertragung auf den Schaltring nur noch auf die Zeitdauer der Drehrichtungswechsel beschränkt wurde und die Abstützung gegen das Gehäuse im übrigen danach auf in ihren Endlagen klemm­ frei werdende Wälzkörper beschränkt wurde. Statt von einer stän­ dig angepreßten Reiblamelle kommt der Umschalt- bzw. Mitnahmeim­ puls für den Schaltring nun alleine von den lediglich im Augen­ blick der Richtungsänderung im wesentlichen infolge Trägheits­ kräften verstärkt auf ihre Abstützungslaufbahn gepreßten Wälz­ körpern, welche in der übrigen Zeit mit Spiel geführt werden und somit nahezu reibungsfrei abrollen können.

Weiterbildung werden in den Unteransprüchen aufgezeigt.

Nach Anspruch 2 wird erreicht, daß handelsübliche Freiläufe lediglich mit einem Schrägverzahnungseingriff zur Weiterleitung der Stellkraft auf einen längsbeweglichen Schaltring kombiniert zu werden brauchten.

Nach Anspruch 3 wird erreicht, daß eine Umschaltung des Schaltringes mit Hilfe einfacher in ihn eingelassener und kipp­ labil geführter Schaltklinken bei sehr kompakter Anordnung aus­ führbar ist.

Nach Anspruch 4 wird erreicht, daß zur Aufhebung des Kraft­ schlusses nach Umschaltungen Fliehkräfte genutzt werden können, die die Drehrichtungssensoren (z. B. Wälzkörper bzw. Rastier­ kugeln oder dergleichen) im Normalbetrieb sicher außer Eingriff gegenüber dem innenliegenden, gehäusefesten Hülsenvorsprung und reibungsfrei halten.

Nach Anspruch 5 wird erreicht, daß bei mehreren eingesetzten Schaltklinken alle zur gleichen Zeit geschwenkt werden.

Nach Anspruch 6 wird erreicht, daß anstelle von beispiels­ weise Verzahnungen in einem Hohlrad und an jeder einzelnen Schaltklinke lediglich Rastierkugeln in der Schaltklinke und Bohrungen im Hülsenvorsprung des Flansches der Antriebswelle vor­ gesehen zu werden brauchen.

Nach Anspruch 7 wird erreicht, daß der Schwenkvorgang der Schaltklinken mit geringem Kraftaufwand abläuft und nach Errei­ chen der Endlage kein Restkraftschluß mehr möglich ist.

Nach Anspruch 8 wird erreicht, daß harte Anschläge des Schaltringes in den jeweiligen Endlagen vermieden werden.

Nach Anspruch 9 wird erreicht, daß die selbsttätige Umschal­ tung der Antriebsverbindung für bestimmte Fahrzustände (z. B. Schnellfahrt auf Straßen) durch externen Eingriff aufgehoben wer­ den kann.

Nach Anspruch 10 wird erreicht, daß die Aufhebung der selbsttätigen Umschaltung durch eine hohen Drehmomenten gewach­ sene, hilfskraftbetätigbare Sperrkupplung, beispielsweise zusam­ men mit dem Einlegen eines Schnellganges, veranlaßt und auch wieder rückgängig gemacht werden kann, ohne daß es einer weiteren zusätzlichen Bedienung bedarf.

Nach Anspruch 11 und Anspruch 12 werden besonders platz­ sparende Anordnungsmöglichkeiten des Betätigungszylinders aufge­ zeigt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeich­ nungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Variante mit Hauptfreiläufen, welche durch einen längsbeweglichen Schaltring, aufgrund von Impulsen aus einem Paar von Hilfsfreiläufen, je nach Drehrichtung, aktivierbar sind.

Fig. 2 zeigt einen Schaltfreilauf, mit dessen Schalt­ klinken der Schaltring verschwenkbar ist, so daß er entweder einen Verzahnungsträger der Abtriebs­ welle in eine Hohlradverzahnung der Antriebswelle einrasten läßt oder aus ihr herausweist.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Antriebsverbin­ dung mit einer Rastierverbindung der Schaltklinken zu dem den Schaltring außen umfassenden, hohlrad­ ähnlichen Flanschvorsprung der Antriebswelle und innerer Abstützung über Wälzkörper an einem ge­ häusefesten Hülsenvorsprung.

Fig. 3A zeigt ein Ausführungsdetail mit durch Einzelfedern abgestützten Rastierkugeln anstelle Verzahnungsein­ griff für die Schaltklinken.

Fig. 4A bis Fig. 4C zeigen einen Querschnitt durch die Antriebsverbin­ dung mit einer Rastierungsverbindung der Schalt­ klinken an einem im Zentrum gelegenen Vorsprung der Antriebswelle in den beiden Endlagen und einer Mittellage für den Fall von Drehrichtungs- und Drehzahlgleichsinn.

Fig. 5A bis Fig. 5C zeigen einen weiteren Querschnitt mit der Anord­ nung von Klemmkugeln zur Begrenzung der Schalt­ ringbewegungen.

Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch die Antriebsverbin­ dung mit den gegen die Klemmkugeln entsprechend Fig. 5 abgestützten Schaltringvorsprüngen.

Fig. 7 zeigt die selbsttätige, umschaltbare Doppelfrei­ laufkupplung gemäß Fig. 1, ergänzt um eine hilfs­ kraftbetätigbare Sperrkupplung zur fremdgesteuer­ ten Aufhebung der selbsttätigen Umschaltbarkeit.

Fig. 8 zeigt die Antriebsverbindung gemäß Fig. 2, eben­ falls mit einer hilfskraftbetätigbaren Sperrkupp­ lung, bei der der Betätigungszylinder vom Verzah­ nungsträger auf der Abtriebswelle umschlossen wird.

Fig. 9 zeigt eine Antriebsverbindung mit hilfskraftbe­ tätigbarer Sperrkupplung, bei der der Betätigungs­ zylinder über dem Lager der Antriebswelle in das Gehäuse eingearbeitet ist und auf den Schaltring selbst wirkt.

Fig. 10 zeigt eine Antriebsverbindung mit hilfskraftbe­ tätigbarer Sperrkupplung, bei der der Betätigungs­ zylinder oberhalb des Verzahnungsträgers angeord­ net ist.

Fig. 11A und Fig. 11B zeigen in Draufsicht das Zusammenspiel der Verzah­ nungen des Schaltringes und des Verzahnungsträgers mit den dazwischen vorgesehenen Abweisflächen.

In Fig. 1 wird die Antriebsverbindung der konzentrischen, zueinander angeordneten Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 2 durch eine Doppelfreilaufkupplung bewirkt, welche in einem Ge­ häuse 3, welches mittels der Lager 4 und 5 gegen die Wellen 1 und 2 geführt und (auf nicht gezeigte Weise) ortsfest gehalten ist. Die Antriebswelle 1 ist abtriebseitig als Flansch 6 ausge­ bildet und auf der Abtriebswelle befindet sich ein Hauptfreilauf für das Vorwärtsdrehmoment 7 und ein Hauptfreilauf für das Rück­ wärtsdrehmoment 8, welche zusammen zwischen Axialanlagen 9 in Längsrichtung arretiert sind. Ihre Innenringe 10 sind, beispiels­ weise über Keilverzahnung, auf der Abtriebswelle 2 drehfest ge­ haltert, ihre Außenringe 11 jeweils mit Außenverzahnungen 12 ver­ sehen. Jeweils eine dieser Verzahnungen 12 ist mit dem Schalt­ ring 13 über eine innere Geradverzahnung 14 desselben, welche auch mit einer Außenverzahnung des Flansches 6 der Antriebs­ welle 1 in Eingriff ist, je nach Längsverschiebung des Schalt­ ringes 13 über dem Flansch 6 in Eingriff bringbar. Durch ent­ sprechend große und entsprechend angeordnete Lücken 15 in den Verzahnungen 14, 16 des Schaltringes 13 wird erreicht, daß dieser nur jeweils mit einem der Freiläufe zusammenwirkt. Die Stell­ kraft für Längsverschiebung des Schaltringes 13 wird dabei aus der axialen Kraftkomponente einer Schrägverzahnung 16 entweder mit dem Hilfsfreilauf für die Sperrung bei Linksdrehung 17 oder mit dem Hilfsfreilauf für die Sperrung bei Rechtsdrehung 18 be­ wirkt, welche selbst im Gehäuse 3 durch die Axialanlagen 19 axialfest gehalten sind. Ihr jeweiliger Innenring 20 stützt sich dabei auf der Außenseite des Schaltringes 13 ab, während ihr je­ weiliger Außenring 21 im Gehäuse 3 drehfest gehalten ist. Als Drehrichtungssensor 22 wirkt hier die Schrägverzahnung des Innen­ ringes des jeweils gesperrten Hilfsfreilaufes 17 bzw. 18 zusam­ men mit der Schrägverzahnung 16 auf der Außenseite des Schalt­ ringes 13.

Während in der Ausgestaltung gemäß Fig. 1 die verschiedenen Wälzkörper der wechselseitig zusammenwirkenden Freiläufe die reibungsarme Abstützung des Drehrichtungssensors 22, welcher dort aus der Schrägverzahnung besteht, übernehmen und durch die paar­ weise angeordneten Freiläufe relativ viel axiale Baulänge benö­ tigt wird, stellt die Ausgestaltung nach Fig. 2 eine mit weniger Elementen und kürzerer Baulänge auskommende Variante der erfin­ dungsgemäßen Antriebsverbindung dar.

Die nur während des Umschaltvorganges in Kraftschluß tretenden Wälzkörper 23 sind hier abgestützt in einem inneren Hülsenvor­ sprung 24 des Gehäuses 3. Auf je einem dieser Wälzkörper 23 ist eine Schaltklinke 25 kipplabil gelagert, welche an ihrem oberen Rand als Drehzahlsensor 22 eine Rastierung oder eine begrenzte Schwenkbewegungen erlaubende Segmentverzahnung oder dergleichen mit dem Flansch 6 bzw. einem von diesem getragenen Hohlrad 26 aufweist. Die Schaltklinken 25 sind in axiale Ausnehmungen 27 des hier um die Wellen 1, 2 schwenkbar angeordneten Schaltrin­ ges 13 kippbeweglich eingesetzt. Der Schaltring 13 greift mit mehreren am Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten und ab­ triebseitig axial durch Öffnungen 28 im Flansch 6 der Antriebs­ welle 1 hindurchreichenden Schaltfingern, welche stirnseitige Ab­ weisflächen 29 tragen, in Richtung eines auf der Abtriebswelle 2 drehfest gehaltenen, aber z. B. in einer Keilverzahnung längsver­ schieblichen Verzahnungsträgers 30 hervor. Am Kopf des Verzah­ nungsträgers 30 befindet sich eine mit der Verzahnung des Hohl­ rades 26 in Eingriff bringbare Klauenverzahnung 31 und an seiner antriebseitigen Stirnseite den Schaltfingern des Schaltringes 13 gegenüberliegenden Abweisflächen 29 sowie eine mit Gegenstücken am Flansch 6 der Antriebswelle 1 zuammenwirkende Orientierungs­ kulisse 32 an sich bekannter Art. In Axialrichtung ist der Ver­ zahnungsträger 30 durch eine auf der Abtriebswelle 2 abgestützte Druckfeder 33 leicht abgefedert gegen den Flansch 6 der Antriebs­ welle 1 bzw. die Orientierungskulisse 32 abgestützt, wenn nicht durch eine Drehrichtungsumkehr die Schaltklinken 25 den Schalt­ ring 13 so weit in eine seiner beiden Endlagen in den Öffnun­ gen 28 des Flansches 6 verdreht haben, daß die Abweisflächen 29 A in die gegenüberliegenden Abweisflächen 29 B nach entsprechendem Durchrutschen der Anlageflächen der Orientierungskulisse 32 in eine solche Stellung zueinander finden, daß auch die Klauenver­ zahnung 31 in die Kupplungsverzahnung 14 am Hohlrad 26 hinein­ rutschen kann.

In Fig. 3 ist die Anordnung der Schaltklinken 25 im Schalt­ ring 13 bzw. den darin eingelassenen axialen Ausnehmungen 27 noch weiter verdeutlicht. Die Wälzkörper 23 werden dabei durch die Drehmitnahme seitens des Schaltringes 13 sowie durch Fliehkräfte und entsprechenden Freiraum unter der Schaltklinke 25 vom mit dem Gehäuse 3 drehfesten Hülsenvorsprung 24 leicht abgehoben und die Lauffläche 34 an der Schaltklinke 25 unter Kippbewegung derselben an die gleiche Innenseitenwand 35 der Ausnehmung 27 zur Anlage gebracht. Erfolgt eine Drehrichtungsumkehr, bei der sich das Hohl­ rad 26 mit dem Antriebswellenflansch 6 im Uhrzeigersinn zu drehen beginnt, bewirkt die Drehmitnahme am jeweiligen Drehrichtungssen­ sor 22, in diesem Fall der Rastierungsverzahnung mit dem Hohlrad 26 und der Schaltklinke 25, eine Schwenkbewegung der letzteren unter Verdre­ hung des Schaltringes 13 ebenfalls im Uhrzeigersinne, so daß der Wälzkörper 23 mit zunehmend sich öffnendem Winkel der Abroll­ fläche 34 gegenüber dem Hülsenvorsprung 24 an die in der Abbil­ dung linke Innenseitenwand 35 der Ausnehmung 27 zu wandern und dann dort ebenfalls wieder anzuliegen beginnt. Die Abmessungen und Winkelstellungen der Schaltklinke 25 bzw. der Ausnehmun­ gen 27 sind so bemessen, daß der Schaltring 13 jeweils einen Win­ kel aus seiner Mittenlage heraus vollziehen kann.

In Fig. 3A ist eine weitere Möglichkeit zur Ausgestaltung des Drehrichtungssensors 22 dargestellt, und zwar ist dieser da­ bei als eine Rastierkugel, welche in das Innere einer Schalt­ klinke 25 unter Abstützung gegen eine Rastierfeder 36 eingelas­ sen ist, gestaltet. Anstelle einer Rastierungsverzahnung des Drehrichtungssensors 22 mit einer Innenverzahnung des Hohl­ rades 26 braucht dieses nun lediglich nur noch mit Bohrungen über der Mittenlage der Schaltklinken 25 versehen werden.

In Fig. 4A bis Fig. 4C ist eine im Prinzip zwar ähnliche Ausgestaltung der Antriebsverbindung wie nach Fig. 3 ebenfalls im Querschnitt dargestellt, die sich von der bereits erläuterten Darstellung jedoch dadurch unterscheidet, daß die Wälzkörper 23 bei dieser Bauart sich in einem mit dem Gehäuse 3 drehfesten, äußeren Abstützring 38 begrenzt beweglich abstützen, während eine als Drehrichtungssensor 22 fungierende Kopfverzahnung der Schaltklinken 25 mit der durch das Zentrum des Schaltringes 13 geführten Antriebswelle 1 so in Eingriff sind, daß die Schalt­ klinke 25, je nach Drehrichtung der Antriebswelle 1, entweder an die linke oder rechte Innenseitenwand 35 des Schaltringes 13 unter begrenzter Drehmitnahme desselben um einen Winkel α ver­ schwenkt wird, wobei dann bei Linksdrehung in Blickrichtung der Schaltring 13 mittels der Schaltklinke 25 und dem Wälzkörper 23 um einen Winkel α verschwenkt und in der in Fig. 4A gezeigten Lage festgehalten wird.

Erfolgt eine Drehrichtungsänderung, passiert die Schaltklinke 25 bzw. der Wälzkörper 23 zunächst die in Fig. 4B gezeigte neu­ trale Mittenlage und verbleibt dann in der in Fig. 4C gezeigten Endstellung für rechtsdrehende Antriebswellen 1. Bei dieser Aus­ führung kann es zu Relativbewegungen der Teile des Drehrichtungs­ sensors 22 gegenüber dem Ring 38 kommen, auch wenn keine eindeu­ tige Richtungsumkehr stattfindet.

In Fig. 5A bis 5C ist dargestellt, wie die vom Schaltring 13 zwischen die Freilaufwälzkörper 39 unter Belassung eines bestimm­ ten Umfangsfreiraumes 40 axial eingreifenden Schaltfinger 13 A einen auf der Abtriebswelle 2 festgelegten Freilaufkörper 41 kon­ zentrisch umfassen. Unterhalb der in den von den einzelnen Schaltfingern 13 A radial offen gelassenen Umfangsfreiräumen ge­ führten Freilaufwälzkörper 39 sind in den Freilaufkörper 41 beid­ seitig angeschrägte Klemmbahnen 42 eingearbeitet. In Fig. 5B ist die gleiche Anordnung, wie in Fig. 5A, jedoch für entgegenge­ setzte Drehrichtung, gezeigt. Im Teilausschnitt Fig. 5C ist die Abstützung eines Freilaufwälzkörpers 39 zwischen Klemmbahn 42 und Hohlrad 26 in beiden Endlagen nach entsprechender Verstellung des Schaltringes 13 A vergrößert dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die Schaltfinger 13 A den Freilaufwälzkörper 39 auch korbartig um­ fassen können.

In Fig. 6 ist noch ein weiteres Beispiel für einen mit einem Freilauf gemäß Fig. 5A bis 5C angeordneten Doppelfreilauf 39/41 im Längsschnitt dargestellt. Hier ist auf der Antriebswelle 1 bzw. deren Flansch 6 ein unverzahntes Hohlrad 26 unmittelbar ange­ formt, welches gleichzeitig den Außenring des aus Freilaufwälz­ körper 39 und einem auf der Abtriebswelle 2 festgehaltenen Frei­ laufkörper 41 gebildeten Doppelfreilaufes darstellt. Dieser Dop­ pelfreilauf ist, wie bereits im vorstehenden Absatz zu Fig. 5A erklärt, mittels der vom Schaltring 13 axial zwischen die Frei­ laufwälzkörper 39 vorkragenden Schaltfinger 13 A durch eine kleine Relativverdrehung des Schaltringes 13 gegenüber dem Freilaufkör­ per 41 in der einen oder anderen Drehrichtung selbsttätig sperr­ bar. Die Stellkräfte werden dabei durch die Schaltklinken 25 in der vorbeschriebenen Weise gewonnen und weiter übertragen. Die Umstellung von der einen zur anderen Drehrichtung erfolgt dabei bei nur minimalen Reibungsverlusten, da die als Schaltklinken 25 gestalteten Drehrichtungssensoren 22 als auf den Wälzkörpern 23 gelagerte Zahnrädchen anzusehen sind, welche auch bei häufigem Drehrichtungswechsel fast keiner Abnutzung ausgesetzt sein können.

In Fig. 7 ist nochmals der in Fig. 1 bereits besprochene Aufbau mit einem durch eine Schrägverzahnung 16 verschieblichen Schaltring 13 dargestellt, jedoch dahingehend erweitert, daß durch einen Hilfskraftstellzylinder 43, welcher über in der Ab­ triebswelle 2 vorgesehene Leitungen 44 beaufschlagbar ist, und dann eine Kupplungsverzahnung 45 entgegen dem Druck einer Feder 33 gegenüber der Geradverzahnung 14 des Schaltringes 13, unabhängig von der jeweiligen Drehrichtung bzw. Freilaufsperr­ lage, außer Eingriff bringen kann. Hierzu ist der Stellzylinder­ mantel 47 auf der Abtriebswelle 2 drehfest, aber längsverschieb­ lich gegenüber einem ebenfalls auf der Abtriebswelle 2 festge­ legten Kolben 48 so weit verfahrbar, daß die Kupplungsverzah­ nung 45 gegenüber der Geradverzahnung 14 oder einem in dieselbe eingesetzten Zwischensteg 49 axial ausgeschoben werden kann, wenn der Doppelfreilauf 7/8 in beiden Drehrichtungen selbsttätig sper­ ren können soll. Bei Druckmittelabschaltung stellt die Feder 33 die drehstarre Verbindung des Schaltringes 13 bzw. des ihn tra­ genden Flansches 6 der Antriebswelle 1 über den Zwischensteg 49 und die Kupplungsverzahnung 45 des Stellzylindermantels 47 mit der Abtriebswelle 2 selbsttätig wieder her, so daß dadurch die beiden Hälften bzw. Drehrichtungen des Doppelfreilaufes 7, 8 starr überbrückt sind.

In Fig. 8 ist eine sinngemäß ähnliche Überbrückung, jedoch für die Schaltfreilaufgestaltung nach Fig. 2, vorgesehen. Danach kann dem Verzahnungsträger 30 ein mit dessen abtriebseitiger Rückwand einen Hilfskraftzylinder 43 bildenden Kolben 48 axial mit einer diesen Kolben 48 axial gegenüber der Abtriebs­ welle 2 abstützenden Feder 33 vorgeordnet werden. Letztere ver­ sucht, die auf dem Kolben vorgesehene Kuppelverzahnung 45 zusam­ men mit dem Verzahnungsträger 30 über die Abweisflächen 29 und die Orientierungskulisse 32 mit der inneren Geradverzahnung des Hohlrades 26 auf dem Flansch 6 der Antriebswelle allein durch Axialbewegung in Eingriff zu bringen. Da bei unterschiedlichen Drehwinkeln über den Schaltring 13 auch die Abweisflächen 29 bzw. die Orientierungskulisse 32 nur ein Einrasten in vorgebbarer Überdeckungslage gestattet, wird dabei ein Ratschen der Kupp­ lungsverzahnungen aneinander ebenso vermieden, wie auch zu harte Schaltstöße.

In Fig. 9 ist noch eine besonders kompakt bauende Variante dargestellt, bei der der Zylinder 43 sich über dem antriebseiti­ gen Lager 4 befindet und der Kolben 48 im Schaltring 13 antrieb­ seitig vorgeordnet ist. Dabei liegt der im Gehäuse 3 drehfest ge­ führte Kolben 48 bei dieser Variante mittels einer Axiallage­ rung 50 antriebseitig gegen den Schaltring 13 an und trägt diesen auch radial über einen ihm unmittelbar angeformten axialen Hülsen­ vorsprung 51, auf welchem auch die Wälzkörper 23, z. B. in der bei Fig. 3 gezeigten Weise, kipplabil geführt sind. Die vom Schaltring 13 abtriebseitig vorkragenden Schaltfinger 13 A sind in der schon bekannten Weise mit Abweisflächen 29 versehen bzw. wir­ ken mit entsprechenden Gegenflächen am auf der Abtriebswelle 2 drehfest, aber längsverschieblich geführten Verzahnungsträger 30 zusammen. Letzterer ist hier auch wieder durch eine Feder 33 an der Abtriebswelle 2 axial abgestützt. Seine Kupplungsverzah­ nung 31 wird durch die Feder 33 nach dem üblichen Zähneüber­ deckungsvorgang mittels der Abweisflächen 29 in die Innenverzah­ nung 14 des mittels Flansch 6 gegenüber der Achswelle 1 begrenzt längsverschieblich angeordneten Hohlrades 26 eingeschoben. Dabei kann eine (hier oberhalb der Abweisflächen 29 angeordnete) Orien­ tierungskulissen-Anordnung 32 helfen, welche gegenüber den Schalt­ klinken 25 einen begrenzt drehbeweglichen Abstützring hat mit Lücken für Gegenzähne, die am Verzahnungsträger 30 drehbar an­ liegen. Wird der Druck im Zylinder 43 abgesenkt, ist die Feder 33 nicht mehr imstande, die Kupplungsverzahnung 31 in Eingriff zu halten, weil dann der Kolben 48 den Schaltring 13 bzw. den Flansch 6 etwas in Richtung Antriebswelle 1 zurückrutschen lassen kann. Damit wird die selbsttätige Schaltbarkeit des Doppelschalt­ freilaufes wieder möglich.

In Fig. 10 ist wieder eine Anordnung entsprechend Fig. 6 dargestellt, jedoch auch kombiniert mit einer hilfskraftbetätig­ baren Überbrückungskupplung, deren Zylinder über dem Lager 5 der Abtriebswelle 2 vorgesehen sein kann. Die Sperrung der Freilauf­ wirkung wird hier erreicht durch Einrasten der aus Vorstehendem schon bekannten Kupplungsverzahnung 45/14 mit Abweisflächen 29, die zwischen dem längsstarr befestigten Schaltring 13 und dem längsbeweglichen Verzahnungsträger 30 vorgesehen ist. Der Verzah­ nungsträger 30 ist über einige in ihm axial festgehaltene Wälzkör­ per 52 am Umfang in Längsrichtung durch den Kolben 48 verschieb­ lich. Eine im Gehäuse 3 verankerte Zugfeder 46 kann den Kolben 48 bei Druckminderung im Zylinder 43 wieder außer Eingriff bringen und halten. Um den längsverschieblichen Verzahnungsträger 30 mög­ lichst schmal halten zu können, ist hier dessen Schiebeverzah­ nung 53 auf einem Axialanlagering 9 oberhalb der Abtriebswelle angebracht.

In Fig. 11A und 11B ist eine Ausführungsvariante für die Kupplungsverzahnung 45/14 bzw. 29 jeweils in ihren Endlagen für Links- oder Rechtsdrehung dargestellt. Die Zuordnung von Abweis­ flächen 29 zu Kupplungszähnen 45 ist dabei derart getroffen, daß die Lücken zwischen je zwei Zähnen der Innenverzahnung 14 des Hohlrades 26 gerade ausreichen, um die den Kupplungszähnen 45 auf dem Verzahnungsträger 30 konzentrisch vorgeordneten Abweis­ flächen 29 sowohl bei der linken als auch bei der rechten Endlage des Schaltringes 13 bzw. seiner mit größeren Abweisflächen 29 A versehenen Schaltfinger 13 A in die Verzahnungslücken eingreifen lassen zu können. Die Zahnbreite 54 der Hohlradverzahnung 14 ist dabei kleiner als der zweifache Bogenwert (zweimal α), den der Schaltring 13 auf dem Wege von einer Endlage zur anderen auf­ grund der Kippbewegung der Schaltklinke 25 beschreiben kann. Die Abschaltung der Freilauffunktion mittels des Hilfskraftstell­ zylinders 43 kann beispielsweise den Zweck haben, Bremsmomente des Motors oder weiterer Antriebsachsen auch dann durchzuleiten, wenn an sich die betreffende Drehrichtung im Freilauf arbeiten würde. Dieser Vorgang kann z. B. vom Motoröldruck oder Bremspedal­ druck gesteuert werden. Dabei ist von Vorteil, daß die Schaltklin­ ken 25 bzw. die Wälzkörper 23 selbst kein Moment übertragen, auch nicht teilweise. Sofern eine entsprechende Öldrucksteuerung vor­ gesehen wird, kann das Umschalten des Doppelschaltfreilaufes bei Erreichung von Drehzahl Null vollkommen lastlos erfolgen. Die Normalfunktion des Doppelschaltfreilaufes nach der Erfindung kann dabei nach Beendigung eines Bremsvorganges selbsttätig sofort wieder herbeigeführt werden.

• Bezugszeichen  1 Antriebswelle
   2 Abtriebswelle
   3 Gehäuse
   4 Lager von 1
   5 Lager von 2
   6 Flansch von 1
   7 Hauptfreilauf für Vorwärtsdrehmoment
   8 Hauptfreilauf für Rückwärtsdrehmoment
   9 Axialanlage für 7 bzw. 8
  10 Innenringe von 7 bzw. 8
  11 Außenringe von 7 bzw. 8
  12 Außenverzahnung von 7 bzw. 8
  13 Schaltring, verschieblich bzw. schwenkbar
  13 A Schaltfinger
  14 Geradverzahnung innen von 13
  15 Lücken der Verzahnungen 13, 14
  16 Schrägverzahnung außen von 13
  17 Hilfsfreilauf für Sperrung bei Linksdrehung
  18 Hilfsfreilauf für Sperrung bei Rechtsdrehung
  19 Axialanlagen für 17 bzw. 18
  20 Innenring von 17 bzw. 16
  21 Außenring von 17 bzw. 18
  22 Drehrichtungssensor (Rastierung) von 17 bzw. 18 etc.
  23 Wälzkörper
  24 Hülsenvorsprung von 3
  25 Schaltklinke
  26 Hohlrad auf 6
  27 Ausnehmung von 13
  28 Öffnungen in 6
  29 Abweisflächen
  30 Verzahnungsträger
  31 Klauenverzahnung
  32 Orientierungskulisse
  33 Druckfeder
  34 Wälzkörperlauffläche
  35 Innenseitenwand von 27
  36 Rastierungsfeder
  37 Bohrungen in 26
  38 Abstützring in 3
  39 Freilaufwälzkörper
  40 Umfangsfreiraum für 39
  41 Freilaufkörper
  42 Klemmbahn
  43 Hilfskraftstellzylinder
  44 Leitungen
  45 Kupplungsverzahnung zu 48
  46 -
  47 Stellzylindermantel
  48 Kolben von 43
  49 Zwischensteg
  50 Axialstützen
  51 Hülsenvorsprung an 48
  52 Wälzkörper für 30
  53 Schiebeverzahnung auf 9

Claims (13)

1. Antriebsverbindung mit einer Freilaufeinrichtung,

• - welche in ihrer Sperrwirkung, je nach Drehrichtung, wechsel­ weise auf eine von zwei koaxialen Wellen (1, 2) mittels eines Schaltringes (13) selbsttätig umschaltbar ist,
• - indem der Schaltring (13) mit Hilfe eines an einem dreh­ festen Gehäuse (3) abgestützten Drehrichtungssensors (22) von einer Sperrlage der einen Drehrichtung in eine Sperrlage der entgegengesetzten Drehrichtung bringbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Drehrichtungs­ sensor (22) ein nur während der Zeitdauer der Umschaltung des Schaltringes (13) gegen das Gehäuse (3) in Mitnahmeverbindung ge­ haltenes, jedoch während Drehrichtungsgleichsinn gegenüber dem Gehäuse (3) klemmfrei geführtes Schaltglied (Schrägverzahnung, kipplabile Klinke, Rastierkugel) ist.

2. Antriebsverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß als Drehrichtungssensor (22) ein Schrägverzahnungsein­ griff (16, Fig. 1) der Außenoberfläche des Schaltringes (13) mit ihn umschließenden Innenringen (20) eines gegensinnige Wirkrichtungen aufweisenden Hilfsfreilaufpaares (17, 18) vor­ gesehen ist, dessen Außenringe (21) am Gehäuse (3) gehaltert sind,
• - wobei Axialkräfte aus dem Schrägverzahnungseingriff (16) bei Drehrichtungswechsel den Schaltring (13) sowie eine an dessen Innenoberfläche vorgesehene und entsprechende Lücken (15) aufweisende Geradverzahnung (14) mit Außenringen (11 bzw. 12) eines innen an der Abtriebswelle (2) abgestützten, ebenfalls gegensinnige Wirkrichtungen aufweisenden Hauptfreilauf­ paares (7, 8) unter Aufrechterhaltung einer Abstützung an der Antriebswelle (1) über die Geradverzahnung (14) entweder nur mit dem links- oder nur mit dem rechtssperrenden Haupt­ freilauf (7 bzw. 8) in Eingriff bringen.

3. Antriebsverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß als Drehrichtungssensor (22) eine oder mehrere, zwischen einem abtriebsseitigen Hülsenvorsprung (24) des Gehäuses (3) und einem von der Abtriebswelle (2) festgehaltenen Verzah­ nungsträger (30) über Wälzkörper (23) kipplabil abgestützte Schaltklinken (25) in je einer axialen Ausnehmung (27) des Schaltringes (13) vorgesehen sind und diese durch die Schalt­ klinken (25) um einen begrenzten Schwenkwinkel (α) gegen­ über der Mitte der Wellen (1, 2) so in eine von zwei stabi­ len Endlagen an einer der Innenseitenwände (35) der Ausneh­ mung (27) verschwenkbar sind,
• - daß vom Schaltring (13) aus abtriebseitig vorkragende Ab­ weisflächen (29) eine zugehörige Klauenverzahnung (14) des Hohlrades (26) mit einer entsprechenden Gegenverzahnung (31) auf einem ihr mittels einer Feder (33) entgegengeschobenen und an der Abtriebswelle (2) drehfest gehaltenen Verzahnungs­ trägers (30) auf an sich bekannte Weise unter weitgehender Vermeidung von Ratschkontakten in Eingriff bringbar ist und der Verzahnungsträger (30) damit dem Schaltring (13) so weit entgegenrutscht, daß auch die Gegenverzahnungen (31) des Verzahnungsträgers (30) mit der Kupplungsverzahnung (14) in dem vom Flansch (6) der Antriebswelle (1) getragenen Hohlrad (26) in Mitnahmeeingriff gelangt.

4. Antriebsverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltklinken (25) unter radialer Ab­ stützung auf an ihrer zentrumsnahen (Fig. 3, 3A) Wälzkörperlauf­ fläche (34) abrollbaren Wälzkörpern (23) bei Drehrichtungswechsel durch eine Drehmitnahmeverbindung zur Antriebswelle (1) als Dreh­ richtungssensor (22) gegen die der Drehrichtung entgegenstehende Innenseitenwand (35) der Ausnehmung (27) in Anlage bringbar sind und daß nach Beendigung des Kipp-/Schwenkvorganges die Wälzkör­ per (23) unter Fliehkrafteinwirkung gegenüber einem mit dem Ge­ häuse (3) fest verbundenen Bauteil (z. B. Hülsenvorsprung 24) klemmfrei werden.

5. Antriebsverbindung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schaltklinke (25) zwischen ihrer zentrumsfernen Oberseite und dem vom Flansch (6) der An­ triebswelle (1) getragenen Hohlrad (26) eine Rastierverbindung als Drehrichtungssensor (22) aufweist, während auf der zentrums­ nahen Unterseite der Schaltklinke (25) die in den Endbereichen klemmfreie Abrollbewegungen gegenüber einem am Gehäuse (3) fest­ gehaltenen inneren Hülsenvorsprung (24) zulassenden Wälzkör­ per (23) gegenüber dem Radius des Flansches (6) um jeweils einen Winkel (α) nach links oder rechts verschwenkbar sind.

6. Antriebsverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rastierverbindung des Drehrichtungs­ sensors (22) gebildet ist aus einer in die Schaltklinke (25) über einer Rastierfeder (36) eingesetzten Rastierkugel, die in eine Radialbohrung (37) des Hohlrades (26) von innen eingreift.

7. Antriebsverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltklinken (25) unter radialer Ab­ stützung auf an ihrer zentrumsfernen Oberfläche abrollbaren Wälz­ körpern (23) bei Drehrichtungswechsel durch eine Drehmitnahmever­ bindung zur Antriebswelle (1) gegen die der Drehrichtung entgegen­ stehende Innenseitenwand (35) der Ausnehmungen (27) in Anlage bringbar sind und daß nach Beendigung des Kipp-/Schwenkvorgan­ ges die Wälzkörper (23) an einem vom Flansch (6) der Antriebs­ welle (1) abtriebsseitig axial vorkragenden Hohlrad (26) klemm­ frei abrollbar sind.

8. Antriebsverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das am Flansch (6) der Antriebswelle (1) festgehaltene Hohlrad (26) als Außenring eines Freilaufes mit darin umlaufenden Freilaufwälzkörpern (39) und einem im Bereich der Lücken zwischen den Schaltfingern (13 A) mit Umfangsfrei­ räumen (40) überdeckenden Klemmbahnen versehenen Freilaufkör­ per (41) auf der Abtriebswelle (2) versehen ist, wobei die Klemm­ bahnen zur Dämpfung zur Drehbewegungsausschlägen in beiden Rich­ tungen mit entsprechenden Anschrägungen versehen sind.

9. Antriebsverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (43, 45, 48) vorgesehen sind, um die Freilaufeinrichtung, unabhängig vom Dreh­ richtungssensor (22), bedarfsentsprechend lange zu überbrücken.

10. Antriebsverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Geradverzahnung (14) des Schaltringes (13) und der Abtriebswelle (2) eine hilfskraftbe­ tätigbare Sperrkupplung (43, 45, 48) zwecks beidseitig drehfester Verbindung von Antriebs- und Abtriebswelle (1 und 2) unter Über­ brückung der Hauptfreiläufe (7 und 8) vorhanden ist, welche über einen auf der Abtriebsseite der Hauptfreiläufe (7, 8) die Ab­ triebswelle (2) umschließenden Hilfskraftstellzylinder (43) bzw. dessen ihn umgebenden Ringkolben bzw. Stellzylindermantel (47) mit einer außen aufgebrachten Kupplungsverzahnung (45) gegn den Druck einer Feder (46) durch Druckmittel aus einer Leitung (44) außer Eingriff bringbar ist.

11. Antriebsverbindung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Stellzylinder (43) zwischen der Verzahnung des Hohlrades (26) auf dem Flansch (6) der An­ triebswelle (1) und dem Verzahnungsträger (30) vorgesehen ist.

12. Antriebsverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein in den Verzahnungsträger (30) eingrei­ fender Kupplungsringkolben (48) zusammen mit dem Gehäuse (3) einen Betätigungszylinder (43) bilden.