DE3615826C2 - - Google Patents
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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.
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