DE3919494A1

DE3919494A1 - Kupplung

Info

Publication number: DE3919494A1
Application number: DE3919494A
Authority: DE
Inventors: Kenichiro Ito; Hiromi Nojiri; Kenro Adachi
Original assignee: NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1989-06-14
Publication date: 1990-01-18
Also published as: DE3919494C2; KR900005092A; KR930006218B1; GB8911538D0; FR2635153B1; US5135084A; GB2220714A; GB2220714B; FR2635153A1; US5016740A

Description

Die Erfindung betrifft eine beispielsweise zur Verwendung bei einer elektrischen Hilfskraftlenkung geeignete Kupplung.

Eine typische bekannte elektrische Hilfskraftlenkung ist in Fig. 21 veranschau licht. Dabei ist ein Drehmomentsensor 4 vorgesehen, der über eine Steuereinheit 5 einen Motor 6 betätigt, wenn ein auf eine Lenkspindel ausgeübtes Drehmoment ermittelt wird, das aufgrund des Widerstandes der Fahrzeugräder 2 auftritt, wenn ein Lenkrad 1 gedreht wird. Die Abtriebswelle des Motors 6 ist über eine Unter setzung 7 mit einem Ritzel 8 der Lenkspindel 3 gekuppelt. Das Ritzel 8 kämmt mit einer Zahnstange 9, die mit den Fahrzeugrädern 2 verbunden ist. Da bei die ser Anordnung die Antriebskraft des Motors 6 auf die Fahrzeugräder übertragen wird, lassen sich diese mit einer sehr geringen rnanuellen Lenkkraft steuern.

Diese Art von elektrischer Hilfskraftlenkung hat jedoch den Nachteil, daß bei ei nem Ausfall oder einer Störung des die Steuereinheit 5, den Motor 6 und die Un tersetzung 7 umfassenden Antriebssystems die zum Drehen des Lenkrads 1 erfor derliche Kraft zu groß werden kann, um ein Lenken der Fahrzeugräder 2 zuzulas sen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Untersetzung 7 und der Motor 6 auch in einem solchen Störfall weiterhin mit der Lenkspindel 3 gekuppelt sind.

Es ist bekannt, im Hinblick auf dieses Problem eine Kupplung 10 zwischen der Untersetzung 7 und dem Ritzel 8 vorzusehen. Wird jedoch eine Elektromagnet kupplung benutzt, muß diese Kupplung recht groß bemessen sein, um das erfor derliche Drehmoment übertragen zu können. Bei Verwendung einer Klauen kupplung ist eine recht große Kraft erforderlich, um unter Lastbedingungen die Kupplung einzurücken und auszurücken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung zu schaffen, welche die vorstehend genannten Mängel ausräumt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durch eine Kupplung mit einem Außenring, an dessen Innenumfang eine erste Nockenfläche ausgebildet ist; einer in dem Außenring drehbar abgestützten Abtriebswelle, an deren Außenumfang eine zweite Nockenfläche ausgebildet ist; einer in dem Außenring drehbar ange ordneten und mit der Abtriebswelle gekuppelten Antriebswelle; zwei Lagern, von denen das eine dem Abstützen der Abtriebswelle und das andere dem Abstützen der Abtriebswelle oder der Antriebswelle dient; einem zwischen dem Außenring und der Abtriebswelle sitzenden Käfig, in dem eine Mehrzahl von Taschen aus gebildet ist; einer Mehrzahl von Nockengliedern, die sich zwischen den Lagern befinden und in den betreffenden Taschen angeordnet sind, sowie mit der ersten und der zweiten Nockenfläche in Eingriff kommen können, wenn der Außenring gegenüber der Abtriebswelle gedreht wird; in den Taschen angeordneten elasti schen Mitteln zum Vorspannen der Nockenglieder in Eingriff mit den Nockenflä chen; Eingriffsmitteln, welche die Antriebswelle mit dem Außenring oder der Ab triebswelle in Eingriff bringen, wobei zwischen beiden ein Spiel in der Drehrich tung verbleibt; und einem elastischen Drehmomenteinstellglied, das zwischen der Antriebswelle und dem Außenring oder der Abtriebswelle angeordnet ist und die Nockenglieder in einer Neutralstellung hält, in welcher das gegenseitige Spiel er halten bleibt, und das verformbar ist, bis das Spiel verschwindet, wenn das Dreh momenteinstellglied einem größerem als einem vorbestimmten Drehmoment ausgesetzt wird; wobei die Nockenglieder in der Neutralstellung weder mit der ersten noch mit der zweiten Nockenfläche in Eingriff stehen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Weitere Merkmale und Ziele der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der anhand der beiliegenden Zeichnungen be vorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert sind. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kupplung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1,

Fig. 4 in größerem Maßstab einen Teilschnitt entsprechend Fig. 2,

Fig. 5 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 4 für einen anderen Betriebszu stand,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Hilfskraftlenkung, die mit der Kupplung nach der Erfindung ausgestattet ist,

Fig. 7 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform der Kupp lung,

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII der Fig. 7,

Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX der Fig. 7,

Fig. 10 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform der Kupp lung,

Fig. 11 einen Schnitt entlang der Linie XI-XI der Fig. 10,

Fig. 12 einen Längsschnitt einer vierten Ausführungsform der Kupp lung,

Fig. 13 einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII der Fig. 12,

Fig. 14 einen Schnitt durch die Antriebswelle und die Abtriebswelle bei der vierten Ausführungsform der Kupplung, der erkennen läßt, wie die beiden Wellen miteinander in Eingriff stehen,

Fig. 15 in größerem Maßstab einen Schnitt der Kupplung im Bereich eines der Klemmkeile, der erkennen läßt, wie die Klemmkeile in der Kupplung montiert sind,

Fig. 16 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 15,

Fig. 17 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 15 für einen anderen Betriebszu stand,

Fig. 18 einen Längsschnitt einer fünften Ausführungsform der Kupp lung,

Fig. 19 einen Schnitt entlang der Linie IXX-IXX der Fig. 18,

Fig. 20 einen Schnitt entlang der Linie XX-XX der Fig. 18 und

Fig. 21 eine schematische Darstellung einer bekannten elektrischen Hilfskraftlenkung.

Die in den Fig. 1 bis 5 veranschaulichte erste Ausführungsform der Kupplung weist einen zylindrischen Außenring 11 und eine Abtriebswelle 12 auf, die in dem Außenring montiert und von zwei Lagern 13 derart drehbar abgestützt ist (Fig. 1), daß sie sich durch den Außenring 11 hindurcherstreckt. Die Abtriebswelle 12 ist im Bereich ihrer einen Stirnseite mit einer Axialbohrung 14 zur Aufnahme einer Antriebswelle 15 versehen. Der Außenring 11 weist eine als Nockenfläche die nende zylindrische Innenfläche 16 auf, während die Abtriebswelle 12 mit polygo nalen Außenflächen 17 ausgestattet ist, von denen jede gleichfalls als Nockenflä che ausgenutzt wird (Fig. 2).

Ein zylindrischer Käfig 18 sitzt zwischen dem Außenring 11 und der Abtriebs welle 12. Der Käflg 18 weist Taschen 19 auf, die so verteilt sind, daß sie einigen der Abflachungen der Polygonalfläche 17 gegenüberstehen. ln jeder der Taschen 19 sind ein Nockenglied 20 für normale oder Vorwärtsdrehung und ein Nocken glied 21 für umgekehrte oder Rückwärtsdrehung angeordnet. Zwischen den Nockengliedern 20 und 21 sitzt jeweils eine Feder 22, welche die Nockenglieder auseinanderdrückt und in Richtung auf die gegenüberliegenden Wandflächen 23 der zugehörigen Tasche 19 vorspannt (Fig. 4).

Entsprechend den Fig. 1 und 3 weist die Abtriebswelle 12 Radialbohrungen 24 auf, in die Stifte 25 lose eingesetzt sind. Die Antriebswelle 15 und der Käfig 18 sind über die Stifte 25 derart miteinander gekuppelt, daß sie sich gemeinsam dre hen. Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, weist die Antriebswelle 15 einen Endabschnitt 26 auf, der in einer polygonalen Ausnehmung 27 am Ende der Boh rung 14 mit einem Spiel A in der Drehrichtung aufgenommen wird (Fig. 4).

Axiale Mittelbohrungen 28 reichen durch die Antriebswelle 15 und die Abtriebswelle 12 hindurch (Fig. 1). Ein elastisches Drehmomenteinstellglied 29 in Form eines Torsionsstabes sitzt in den Bohrungen 28. Die Enden des Torsionsstabes sind mit der Antriehswelle 15 bzw. der Abtriebswelle 12 fest verbunden (Fig. 1). Die Vorspannung des Drehmomenteinstellgliedes 29 ist so gewählt, daß bei Aufbringen eines Drehmoments, das einen vorbestimmten Wert übersteigt, auf die Antriebswelle 15 das Drehmomenteinstellglied 29 verformt wird, bis das Spiel A verschwindet und die Antriebswelle 15 mit der Abtriebswelle 12 in Eingriff kommt.

Wenn die Kupplung gemäß der ersten Ausführungsform bei einer elektrischen Hilfskraftlenkung eingesetzt wird, wie sie in Fig. 6 veranschaulicht ist, wird die Antriebswelle 15 mit einer ein Lenkrad 60 tragenden Lenkspindel 61 gekuppelt, während die Abtriebswelle 12 mit einer Welle 64 eines Ritzels 63 verbunden wird, das mit einer Zahnstange 62 kämmt. Der Lenkspindel 61 ist ein Drehmo mentsensor 65 zugeordnet, der über eine Steuereinheit 66 einen Motor 67 betäti gen kann. Die Antriebskraft des Motors 67 wird auf den Außenring 11 über eine Drehmomentübertragung 68 übertragen. Für diesen Zweck ist am Außenumfang des Außenringes 11 ein Zahnrad 30 ausgebildet (Fig. 1).

Wenn das Lenkrad 60 in einer solchen Richtung gedreht wird, daß sich der Käfig 18 im Uhrzeigersinn oder in Richtung des Pfeils gemäß Fig. 4 dreht, wird, solange die Lenkkraft kleiner als das von der Vorspannung des Drehmomenteinstellglie des 29 bestimmte, voreingestellte Drehmoment ist, der Käfig 18 mit Bezug auf die Abtriebswelle 12 kaum gedreht. Die Nockenglieder 20 und 21 für Drehung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung werden daher beide außer Eingriff mit der in neren und der äußeren Nockenfläche 16 bzw. 17 gehalten; die Kupplung bleibt im ausgerückten Zustand.

Wenn also die Lenkkraft verhältnismäßig gering ist, erfolgt keine Kraftübertra gung von dem Außenring 11 zu der Abtriebswelle 12. Das bedeutet, daß das Fahrzeug nur mit der manuellen Lenkkraft gelenkt wird.

Wenn die manuelle Lenkkraft das von der Vorspannung des elastischen Dreh momenteinstellgliedes 29 bestimmte, voreingestellte Drehmoment überschreitet, wird das Drehmomenteinstellglied 29 verformt, wodurch der Käfig 18 gegenüber der Abtriebswelle 12 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Der Käfig 18 schiebt die Nockenglieder 20 für Vorwärtsdrehung, von denen eines in Fig. 4 dargestellt ist, über die Federn 22 nach rechts, bis die Nockenglieder 20, die beispielsweise die Form von Klemmrollen haben, zwischen der zylindrischen Nockenfläche 16 an der lnnenseite des Außenringes 11 und der polygonalen Nockenfläche 17 an der Außenseite der Abtriebswelle 12 eingeklemmt werden, wie dies in Fig. 5 ange deutet ist. Dadurch wird die Kupplung eingerückt.

Die Fahrzeugräder setzen der Lenkkraft einen Widerstand entgegen, wodurch auf die Lenkspindel 61 ein Drehmoment ausgeübt wird. Der Drehmomentsensor 65 erfaßt das auf die Lenkspindel 61 ausgeübte Drehmoment, und der Motor 67 wird über die Steuereinheit 66 gestartet. Die Antriebskraft des Motors 67 wird auf den Außeriring 11 und von dort auf die jetzt über die Nockenglieder 20 mit dem Außenring 11 in Eingriff stehende Abtriebswelle 12 sowie über die Ritzel welle 64, das Ritzel 63 und die Zahnstange 62 auf die Fahrzeugräder übertragen.

Wie vorstehend erläutert, wird der Hilfskraft-Lenkbetrieb gestartet, wenn die manuelle Lenkkraft das voreingestellte Drehmoment überschreitet. Dadurch wird es möglich, die Fahrzeugräder mit einer minimalen Lenkkraft zu steuern.

Sollte das die Steuereinheit 66 und den Motor 67 einschließende Antriebssystem aus irgendeinem Grund ausfallen, können die Antriebswelle 15 und der mit der Antriebswelle drehfest verbundene Käfig 18 durch entsprechendes Drehen des Lenkrades 60 gegenüber der Abtriebswelle 12 beispielsweise im Uhrzeigersinn gedreht werden. Dadurch werden die Nockenglieder 20 für Vorwärtsdrehung nach rechts bewegt, und sie verklemmen sich zwischen den Nockenflächen 16 und 17, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Das Drehmoment des Käfigs 18 allein reicht jedoch nicht aus, um den Außenring 11 und die Abtriebswelle 12 in Eingriff miteinander zu bringen. Die manuelle Lenkkraft wird jetzt durch den Eingriff zwischen dem polygonalen Abschnitt 26 der Antriebswelle 15 und der polygonalen Ausnehmung 27 der Abtriebswelle auf die Abtriebswelle 12 und damit auf die Fahrzeugräder übertragen. Weil das Lenkrad von dem Antriebssystem abgekoppelt ist, kann die zum Steuern der Fahrzeugräder erforderliche manuelle Lenkkraft keine übermäßig großen Werte annehmen.

Als nächstes sei erläutert, wie die Kupplung arbeitet, wenn auf das Lenkrad eine Gegenkraft von den Fahrzeugrädern einwirkt, während das Antriebssystem ge stört ist oder ausfällt. Wenn das Fahrzeug auf der Straße aus einer Kurve heraus fährt, wird von den Fahrzeugrädern auf das Lenkrad über die Zahnstange 62, das Ritzel 63, die Ritzelwelle 64 und die Abtriebswelle 12 eine Kraft übertragen, wel che der Lenkkraft entgegenwirkt. Damit sich das Lenkrad unter dem Einfluß der von den Fahrzeugrädern ausgeübten Gegenkraft langsam in seine Ausgangsstel lung zurückdrehen kann, verringert der Fahrer die Lenkkraft, bis sie kleiner als das für das elastische Drehmomenteinstellglied 29 voreingestellte Drehmoment wird. Weil sich in diesem Fall die Antriebswelle 15 kaum gegenüber der Ab triebswelle 12 drehen kann, werden die Nockenglieder 20 und 21 außer Eingriff mit den Nockenflächen 16 und 17 gehalten. Dadurch bleibt der Außenring 11 außer Eingriff mit der Abtriebswelle 12. Wenn daher das Fahrzeug aus einer Kurve herausfährt, können der Käfig 18, die Antriebswelle 15 und damit das Lenkrad 60 leichtgängig in ihre Ausgangsposition zurückdrehen, ohne daß dem Fahrer ein unangenehmes Lenkgefühl vermittelt wird.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen die zweite Ausführungsform, bei welcher ein Außenring 11 B an seinem Innenumfang mit einer polygonalen Nockenfläche 16 B versehen ist, während eine Abtriebswelle 12 B eine zylindrische äußere Nockenfläche 17 B aufweist. Mit anderen Worten, die polygonale Fläche und die zylindrische Fläche sind an dem Außenring bzw. der Abtriebswelle und nicht wie bei der ersten Aus führungsform an der Abtriebswelle bzw. dem Außenring ausgebildet.

Der Außenring 11 B und die Antriebswelle 15 B sind über ein elastisches Dreh momenteinstellglied 29 B in Form einer Blattfeder miteinander gekoppelt. Vom Außenumfang der Antriebswelle 15 B steht ein mit der Antriebswelle fest verbun dener Stift 31 vor. Der Stift 31 greift in ein Langloch 32 ein, das am Innenumfang des Außenringes 11 B ausgebildet ist, wobei ein Spiel A zwischen dem Stift 31 und den Begrenzungen des Langlochs 32 in der Drehrichtung verbleibt. Durch die Verwendung des Stifts 31 und des Langlochs 32 können der bei der ersten Aus führungsform vorgesehene polygonale Endabschnitt 26 und die polygonale Aus nehmung 27 weggelassen werden. Im übrigen hat diese Ausführungsform den gleichen Aufbau wie die erste Ausführungsform. Wird die Kupplung gemäß der zweiten Ausführungsform bei der in Fig. 6 veranschaulichten Hilfskraftlenkung benutzt, wird der Außenring 11 B mit der Ritzelwelle 64 gekuppelt, wodurch die Antriebskraft des Motors 67 auf die Kupplungswelle 12 B übertragen werden kann.

Die Fig. 10 und 11 zeigen die dritte Ausführungsform der Kupplung, bei welcher ein Außenring 11 C an seinem lnnenumfang eine zylindrische Nockenfläche 16 C aufweist, und bei der eine Kupplungswelle 12 C an ihrem Außenumfang gleich falls mit einer zylindrischen Nockenfläche 17 C ausgestattet ist. Zwei rohrförmige Käfige 18 C und 18 C′ sitzen zwischen den Nockenflächen 16 C und 17 C. Der Käfig 18 C ist mit der Antriebswelle 15 C über Stifte 25 C gekuppelt, während der andere Käfig 18 C über Stifte 25 C′ mit der Abtriebswelle 12 C gekuppelt ist. Zwischen den Käfigen 18 C und 18 C′ wird eine Mehrzahl von Taschen 19 C gebildet. Nocken glieder 20 C für Vorwärtsdrehung und Nockenglieder 21 C für Rückwärtsdrehung sind einander abwechselnd in den betreffenden Taschen 19 C angeordnet. Die Nockenglieder 20 C und 21 C haben die Gestalt von kokonförmigen Klemmkeilen, und sie werden mittels Federn 22 C in Richtung auf einen Eingriff mit den Nockenflächen 16 C und 17 C vorgespannt. Der Aufbau entspricht im übrigen bei dieser Ausführungsform demjenigen der Kupplung gemäß der ersten Ausführungsform.

Es sei angenommen, daß die Antriebswelle 15 C und damit der Endabschnitt 26 in Richtung des Pfeils in Fig. 11, oder in der Vorwärtsrichtung, gedreht werden. Wenn dabei das Drehmoment einen vorbestimmten Wert übersteigt, der durch die Vorspannung des elastischen Drehmomenteinstellgliedes 29 bestimmt wird, dreht sich der zusammen mit der Antriebswelle 15 C drehbare Käfig 18 C gegen über dem mit der Abtriebswelle 12 C gekuppelten Käfig 18 C′. Dadurch wird die Länge der die Nockenglieder 20 C für Vorwärtsdrehung aufnehmenden Taschen 19 C in Umfangsrichtung vergrößert, während die Länge der die Nockenglieder 21 C für Rückwärtsdrehung aufnehmenden Taschen 19 C in Umfangsrichtung verkürzt wird. Die Nockenglieder 20 C für Vorwärtsdrehung stellen sich in eine aufrechte Lage auf, in welcher sie mit den Nockenflächen 16 C und 17 C in Ein griff kommen, während die Nockenglieder 21 C für Rückwärtsdrehung in eine Schräglage gebracht und außer Eingriff mit den Nockenflächen 16 C und 17 C ge halten werden. Wenn in diesem Zustand ein Drehmoment auf den Außenring 11 C aufgebracht wird, wird das Drehmoment über die Nockenglieder 20 C für Vorwärtsdrehung auf die Kupplungswelle 12 C übertragen.

In den Fig. 12 bis 17 ist die vierte Ausführungsform der Kupplung dargestellt, die einen Außenring 11 D mit zylindrischer Innenfläche 16 D aufweist. Eine An triebswelle 15 D wird von einem Lager 40 drehbar abgestützt, das am einen Ende des Außenringes 11 D koaxial zu diesem angeordnet ist. Eine Abtriebswelle 12 D wird koaxial zu der Antriebswelle 15 D mittels eines Lagers 41 abgestützt, das am anderen Ende des Außenringes 11 D sitzt. Die Abtriebswelle 12 D weist eine zy lindrische Außenfläche 17 D auf. Mehrere Klemmkeile 35 sind zwischen der zy lindrischen Fläche 17 D der Abtriebswelle 12 D und der zylindrischen Innenum fangsfläche 16 D des Außenringes 11 D in gleichen Winkelabständen angeordnet.

Wie aus Fig. 15 hervorgeht, weisen die Klemmkeile 35 gekrümmte Innen- und Außenumfangsflächen 43 bzw. 42 auf. Die gekrümmten Umfangsflächen 42 und 43 haben einen Krümmungsradius r, der größer als die Hälfte des Abstandes δ zwischen den zylindrischen Flächen 16 D und 17 D ist. Der Abstand l zwischen dem Krümmungsmittelpunkt der Umfangsfläche 42 und dem Krümmungsmittel punkt der Umfangsfläche 43 ist geringfüigig kürzer als dieser Abstand. Wenn da her die Klemmkeile 35 in einer aufrechten oder neutralen Lage stehen, entsteht ein Radialspiel 44 zwischen den gekrümmten Flächen 42 und 43 der Klemmkeile 35 und den zylindrischen Flächen 16 D bzw. 17 D. Werden dagegen die Klemm keile 35 ausgehend von ihrer Neutralstellung in Umfangsrichtung schräggestellt, wird die gekrümmte Außenumfangsfläche 42 und die gekrümmte Innenumfangs fläche 43 mit den zylindrischen Flächen 16 D bzw. 17 D in Eingriff gebracht.

Die äußeren Endabschnitte der Klemmkeile 35 sitzen in Taschen 19 D, die in ei nem Käfig 18 D am Ende der Antriebswelle 15 D ausgebildet sind. Die inneren Endabschnitte der Klemmkeile 35 werden dagegen in Taschen 19 D′ eines Käfigs 18 D′ aufgenommen, der mit dem Ende der Abtriebswelle 12 D in fester Verbin dung steht. Der Käfig 18 D ist in in Umfangsrichtung einander gegenüberliegen den Seitenwänden der Taschen 19 D in deren mittlerem Teil mit Ausnehmungen 45 versehen. Elastische Glieder 22 D sind in die betreffenden Ausnehmungen 45 eingesetzt, um die Klemmkeile 35 von beiden Seiten her in Richtung auf ihre Neutralstellung vorzuspannen.

Wie aus den Fig. 12 und 14 hervorgeht, weist die Antriebswelle 15 D an der der Abtriebswelle 12 D gegenüberliegenden Stirnfläche eine unrunde Ausnehmung 27 D auf, während die Abtriebswelle 12 D an dem betreffenden Ende mit einem unrunden Endabschnitt 26 D versehen ist, der von der Ausnehmung 27 D aufge nommen werden kann. Der Endabschnitt 26 D greift in die Ausnehmung 27 D mit einem Spiel G in der Drehrichtung ein (Fig. 14). Ein elastisches Drehmomentein stellglied 29 D sitzt zwischen der Antriebswelle 15 D und der Abtriebswelle 12 D; es sucht den Endabschnitt 26 D in einer solchen Position zu halten, daß das Spiel G in der Drehrichtung ausgebildet wird.

Das elastische Drehmomenteinstellglied 29 D hat die Form eines Torsionsstabes. Es wird in Axialbohrungen 28 der Antriebswelle 15 D und der Abtriebswelle 12 D aufgenommen; seine beiden Enden sind über Stifte mit den betreffenden Wellen fest verbunden. Das Drehmomenteinstellglied 29 D kann, wenn es einem Dreh moment ausgesetzt wird, das größer als ein voreingestellter Wert ist, verformt werden, bis das Spiel G in Drehrichtung verschwindet. Dadurch werden die An triebswelle 15 D und die Abtriebswelle 12 D über den Endabschnitt 26 D und die Ausnehmung 27 D in Eingriff miteinander gebracht.

Wenn die Kupplung gemäß der vierten Ausführungsform bei der in Fig. 6 veran schaulichten elektrischen Hilfskraftlenkung verwendet wird, wird die Antriebs welle 15 D mit der das Lenkrad 60 tragenden Lenkspindel 61 gekuppelt, während die Abtriebswelle 12 D mit der Welle 64 des Ritzels 63 gekuppelt wird, das mit der Zahnstange 62 kämmt. Es sei angenommen, daß das Lenkrad 60 so gedreht wird, daß eine Drehung der Antriebswelle 15 D in Fig. 15 im Uhrzeigersinn er folgt. Wenn das auf die Antriebswelle 15 D aufgebrachte Drehmoment kleiner als das mittels des Drehmomenteinstellgliedes 29 D eingestellte Drehmoment ist, dreht sich der Käfig 18 D auf der Antriebswellenseite kaum mit Bezug auf den Käfig 18 D′ auf der Abtriebswellenseite, weil das elastische Drehmomenteinstell glied 29 D kaum verformt wird. Die Klemmkeile 35 werden auf diese Weise in ih rer Neutralstellung gehalten. Das bedeutet, daß kein Drehmoment von dem Außenring 11 D auf die Abtriebswelle 12 D übertragen wird, während die ma nuelle Lenkkraft gering ist und die Fahrzeugräder nur aufgrund der manuellen Lenkkraft gesteuert werden.

Wenn die manuelle Lenkkraft das durch die Vorspannung des Drehmomentein stellgliedes 29 D bestimmte, vorgegebene Drehmoment übertrifft, wird das Drehmomenteinstellglied erheblich verformt, wodurch der Käfig 18 D auf der An triebswellenseite gegenüber dem Käfig 18 D′ auf der Abtriebswellenseite verdreht wird. Dies bewirkt, daß die Klemmkeile 35 in Fig. 17 zur rechten Seite gekippt werden, wodurch ihre gebogenen Außen- und Innenflächen 42 und 43 mit der zy lindrischen Fläche 16 D des Außenringes 11 D bzw. der zylindrischen Fläche 17 D der Abtriebswelle 12 D in Eingriff gebracht werden. Der Außenring 11 D und die Abtriebswelle 12 D stehen jetzt in gegenseitiger Antriebsverbindung.

Die Fahrzeugräder bieten einen Widerstand, wenn die Lenkkraft auf die Räder übertragen wird, wodurch die Lenkspindel 61 einem Drehmoment ausgesetzt und der Motor 67 über die Steuereinheit 66 gestartet wird. Die Antriebskraft des Mo tors 67 wird auf den Außenring 11, die jetzt mit dem Außenring 11 D über die Klemmkeile 35 in Eingriff stehende Abtriebswelle 12 D sowie über die Ritzel welle 64, das Ritzel 63 und die Zahnstange 62 auf die Fahrzeugräder übertragen.

Wie vorstehend erläutert wird auf den Hilfskraftlenkbetrieb übergegangen, wenn die manuelle Lenkkraft das voreingestellte Drehmoment übersteigt. Dadurch wird es möglich, die Fahrzeugräder mit einem Minimum an manueller Lenkkraft zu steuern.

Als nächstes sei die Arbeitsweise der Kupplung für den Fall erläutert, daß der Außenring 11 D aufgrund einer Störung des die Steuereinheit 66 und den Motor 67 einschließenden Antriebssystems blockiert wird, währernd die gebogenen Außen- und Innenflächen 42 und 43 der Klemmkeile 35 mit den zylindrischen Flächen 16 D bzw. 17 D in Eingriff stehen. Wenn die Antriebswelle 15 D gedreht wird, bis das Spiel G in der Drehrichtung verschwindet, kommen die Wandungen der unrunden Ausnehmung 27 D mit dem unrunden Endabschnitt 26 D in Eingriff, wodurch das auf die Antriebswelle 15 D ausgeübte Drehmoment auf die Ab triebswelle 12 D sowie über die Ritzelwelle 64, das Ritzel 63 und die Zahnstange 62 auf die Fahrzeugräder übertragen werden kann. Der Käfig 18 D′ auf der Ab triebswellenseite wird gleichzeitig in der gleichen Richtung wie der Käfig 18 D auf der Antriebswellenseite gedreht, wodurch über die eine Seitenfläche der Taschen 19 D′ eine Schubkraft auf die Klemmkeile 35 ausgeübt wird. Weil die Klemmkeile 35 auch mittels des Käfigs 18 D über die elastischen Glieder 22 D an der einen Seite der Taschen 19 D geschoben werden, gleiten sie auf der zylindrischen Fläche 16 D des Außenringes.

Die Lenkkraft wird jetzt auf die Fahrzeugräder über die Abtriebswelle 12 D, die Ritzelwelle 64, das Ritzel 63 und die Zahnstange 62 übertragen, während das An triebssystem außer Eingriff mit dem Lenksystem gebracht ist. Auf diese Weise wird die zur Steuerung der Fahrzeugräder erforderliche manuelle Lenkkraft niedriggehalten. Im übrigen ist die Funktionsweise der Kupplung gemäß der vier ten Ausführungsform im wesentlichen die gleiche wie bei den anderen Ausfüh rungsformen.

In den Fig. 18 bis 20 ist die fünfte Ausführungsform der Kupplung veranschau licht, bei der eine Abtriebswelle 12 E in einen Außenring 11 E eingesetzt und mit tels zweier Lager 13 E drehbar abgestützt ist, die sich an beiden Enden des Außenringes 11 E befinden und an dessen Innenumfangsfläche anliegen.

Eine Antriebswelle 15 E ist in eine Axialbohrung 14 E der Abtriebswelle 12 E ein gesetzt. Die Antriebswelle 15 E ist an ihrem Ende mit einem die Abtriebswelle 12 E umgebenden Käfig 18 E über Stifte 51 gekuppelt, die in einander diametral gegenüberliegende Stiftöffnungen 52 der Abtriebswelle 12 E eingreifen. Ein poly gonaler Endabschnitt 26 E der Antriebswelle 15 E steht mit einer polygonalen Ausnehmung 27 E in der Stirnfläche der Abtriebswelle 12 E mit Spiel C in der Drehrichtung in Eingriff. Im übrigen entspricht der Aufbau dieser Ausführungs form im wesentlichen demjenigen der vierten Ausführungsform. Weil bei der fünften Ausführungsform die Abtriebswelle 12 E von beiden Lagern 13 E abge stützt ist, läßt sie sich besser lagern. Dies erlaubt das Übertragen eines größeren Drehmoments.

Claims

1. Kupplung mit
einem Außenring (11, 11 B, 11 C, 11 D, 11 E), an dessen Innenumfang eine er ste Nockenfläche (16, 16 B, 16 C, 16 D, 16 E) ausgebildet ist;
einer in dem Außenring drehbar abgestützten Abtriebswelle (12, 12 B, 12 C, 12 D, 12 E), an deren Außenumfang eine zweite Nockenfläche (17, 17 B, 17 C, 17 D, 17 E) ausgebildet ist;
einer in dem Außenring drehbar angeordneten und mit der Abtriebswelle ge kuppelten Antriebswelle (15, 15 B, 15 C, 15 D, 15 E);
zwei Lagern (13, 13 B, 13 C, 13 E, 40, 41), von denen das eine dem Abstützen der Abtriebswelle und das andere dem Abstützen der Abtriebswelle oder der Antriebswelle dient;
einem zwischen dem Außenring und der Abtriebswelle sitzenden Käfig (18, 18 C, 18 C′, 18 D, 18 D′, 18 E, 18 E′) in dem eine Mehrzahl von Taschen (19, 19 C, 19 D, 19 D′) ausgebildet ist;
einer Mehrzahl von Nockengliedern (20, 21, 20 C, 21 C, 35), die sich zwischen den Lagern befinden und in den betreffenden Taschen angeordnet sind sowie mit der ersten und der zweiten Nockenfläche in Eingriff kommen können, wenn der Außenring gegenüber der Abtriebswelle gedreht wird;
in den Taschen angeordneten elastischen Mitteln (22, 22 C, 22 D) zum Vor spannen der Nockenglieder in Eingriff mit den Nockenflächen;
Eingriffsmitteln (26, 27, 26 D, 27 D, 26 E, 27 E, 31, 32), welche die Antriebswelle mit dem Außenring oder der Abtriebswelle in Eingriff bringen, wobei zwischen beiden ein Spiel (A, C, G) in der Drehrichtung verbleibt; und
einem elastischen Drehmomenteinstellglied (29, 29 B, 29 C, 29 D, 29 E), das zwischen der Antriebswelle und dem Außenring oder der Abtriebswelle an geordnet ist und die Nockenglieder in einer Neutralstellung hält, in welcher das gegenseitige Spiel erhalten bleibt, und das verformbar ist bis das Spiel verschwindet, wenn das Drehmomenteinstellglied einem größeren als einem vorbestimmten Drehmoment ausgesetzt wird;
wobei die Nockenglieder in der Neutralstellung weder mit der ersten noch mit der zweiten Nockenfläche in Eingriff stehen.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (12, 12 B, 12 C, 12 E) von den beiden Lagern (13, 13 B, 13 C, 13 E) derart abge stützt ist, daß sie sich durch den Außenring (11, 11 B, 11 C, 11 E) hindurcher streckt.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (12 D) von dem einen der Lager (41) und die Antriebswelle (15 D) von dem anderen der Lager (40) abgestützt ist.

4. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß in einer der Stirnwände der Abtriebswelle (12, 12 B, 12 C) eine axiale Ausnehmung (14) ausgebildet ist, daß die Antriebswelle (15, 15 B, 15 C) in der in der Abtriebswelle ausgebildeten axialen Ausnehmung aufgenommen ist, daß der Käfig (18, 18 C) mit der Antriebswelle gekuppelt ist und daß die Nockenglieder (20, 21, 20 C, 21 C) Glieder (20, 20 C) für normale Drehrichtung und Glieder (21, 21 C) für umgekehrte Drehrichtung aufweisen.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenglieder die Form von Klemmbacken (35) haben, daß die erste und die zweite Nockenfläche (16 D, 16 E, 17 D, 17 E) kreiszylindrisch sind, daß die Klemmkeile gekrümmte Innen- und Außenumfangsflächen (43, 42) aufweisen und mit der ersten und der zweiten Nockenfläche in Eingriff gebracht werden können, wenn sich die Klemmkeile in der einen oder der anderen Richtung schrägstellen, daß der Käfig ein mit der Antriebswelle (15 D, 15 E) gekuppel tes erstes Käfigteil (18 D, 18 E), in dem eine Mehrzahl von Taschen (19 D) zur Aufnahme des die Außenumfangsfläche der Klemmkeile tragenden Klemm keilabschnittes ausgebildet ist, und ein mit der Abtriebswelle (12 D, 12 E) ge kuppeltes zweites Käfigteil (18 D′, 18 E′) aufweist, in dem eine Mehrzahl von Taschen (18 D′) zur Aufnahme des die Innenumfangsfläche der Klemmkeile tragenden Klemmkeilabschnittes ausgebildet ist.