DE4106912A1 - Kupplung mit einrichtungs-rollengesperre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung mit Einrichtungs- Rollengesperre, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspru­ ches 1.

Aus dem japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnum­ mer 46-21 126 ist ein Einrichtungs-Rollengesperre mit ko­ nischen Rollen bekannt. Dieses Rollengesperre umfaßt ei­ nen inneren Ring mit einer konischen Außenfläche und ei­ nen dazu koaxialen Außenring mit einer konischen Innen­ fläche. Beide Ringe sind drehbar auf einer gemeinsamen Hauptwelle gelagert. Zwischen den konischen Flächen der beiden Ringe sind Rollen angeordnet, die um zu der Haupt­ wellen-Längsachse nicht parallele Achsen drehbar sind. Bei Auftreten einer Relativdrehung zwischen dem Innen­ und dem Außenring wird in der einen Drehrichtung ein Drehmoment übertragen, während in der anderen Drehrich­ tung sich die Ringe relativ zueinander drehen können. Es wird also nur in einer Richtung ein Drehmoment übertra­ gen.

Weiterhin ist aus dem japanischen Patent mit der Ver­ öffentlichungsnummer 55-51 129 eine Kupplung mit Einrich­ tungs-Rollengesperre bekannt. Bei dieser Kupplung kann die Drehmomentübertragung dadurch unterbrochen werden, daß der Innenring mit den Rollen axial verschoben wird, um die Rollen vom Außenring zu trennen. Diese bekannte Kupplung besitzt also wahlweise einen ersten Funktions­ zustand, in welchem ein Drehmoment in der einen Drehrich­ tung übertragen und in der anderen Drehrichtung nicht übertragen wird, oder einen zweiten Funktionszustand, in welchem in beiden Richtungen keine Drehmomentübertragung erfolgt. Eine Drehmomentübertragung in der anderen Dreh­ richtung wird also in keinem Funktionszustand dieser be­ kannten Kupplung erlaubt.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Kupplung der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, in deren erstem Funk­ tionszustand eine Drehmomentübertragung in beiden Dreh­ richtungen und in deren zweitem Funktionszustand eine vollständige Unterbrechung der Drehmomentübertragung er­ folgt, wobei der Übergang zwischen den beiden Funktions­ zuständen schnell und ruckfrei erfolgen soll.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch eine Kupplung der eingangs genannten Art mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1.

Im ersten Funktionszustand dieser neuen Kupplung befin­ den sich in beiden Rollengesperren jeweils die konischen Flächen der Ringe in Preß-Anlage an den Rollen, d. h. die Kupplung ist eingerückt und die beiden Wellen sind somit zur Drehmomentübertragung in beiden Drehrichtungen mit­ einander gekoppelt. Im zweiten Funktionszustand der Kupp­ lung sind jeweils die Ringe von den Rollen getrennt, d. h. die Kupplung ist ausgerückt und die Drehmomentüber­ tragung zwischen den beiden Wellen ist in beiden Dreh­ richtungen unterbrochen. Mit der vorliegenden Erfindung wird also eine Kupplung zur Verfügung gestellt, die in der Lage ist, ein Drehmoment in beiden Drehrichtungen zu übertragen, und die schnell und ruckfrei umschaltbar ist, wobei die hervorragenden mechanischen Übertragungs­ eigenschaften von Rollengesperren genutzt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Er­ findung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Er­ findung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Kupplung in einer ersten Ausführung im Längsschnitt,

Fig. 2 eine Rollenanordnung der Kupplung aus Fig. 1, in einer Abwicklung,

Fig. 3 die Kupplung in einer zweiten Ausführung im Längsschnitt,

Fig. 4 die innere Rollenanordnung der Kupplung aus Fig. 3, in einer Abwicklung,

Fig. 5 die äußere Rollenanordnung der Kupplung aus Fig. 3, in einer Abwicklung,

Fig. 6 die Kupplung in einer dritten Ausführung im Längsschnitt,

Fig. 7 die Rollenanordnung der Kupplung aus Fig. 6, in einer Abwicklung,

Fig. 8 die Kupplung in einer vierten Ausführung im Längsschnitt,

Fig. 9 die Kupplung in einer fünften Ausführung im Längsschnitt,

Fig. 10 die Kupplung aus Fig. 9 im Querschnitt gemäß der Linie I-I in Fig. 9, einer Abwicklung gemäß der Linie II-II in Fig. 9,

Fig. 12 die Kupplung in einer sechsten Ausführung im Längsschnitt,

Fig. 13 die Kupplung aus Fig. 12 im Querschnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 12 und

Fig. 14 die Kupplung in einer siebten Ausführung im Längsschnitt.

Die Fig. 1 und 2 der Zeichnung zeigen eine Kupplung in einer ersten Ausführung. Diese Kupplung dient dazu, eine Drehmomentübertragung zwischen einer Antriebswelle 1 und einer Abtriebswelle 2 wahlweise herzustellen oder zu unterbrechen. Die beiden Wellen 1, 2 erstrecken sich koaxial zueinander in Richtung der Hauptachse X. Die Kupplung umfaßt im wesentlichen einen Flansch 3, einen hohlzylindrischen Außenkörper 4, zwei Übertragungsein­ richtungen A und B und einen Kolben 5. Der Flansch 3 ist mittels einer Keilnutverzahnung 1a verdrehfest und axial verschieblich auf der Antriebswelle 1 angeordnet. Der hohlzylindrische Außenkörper 4 ist ebenfalls koaxial zur Achse X angeordnet und am äußeren Rand des Flansches 3 an diesem befestigt. Die beiden Übertragungseinrichtun­ gen A und B sind zwischen dem Außenkörper 4 und der Ab­ triebswelle 2 angeordnet. Der Kolben 5 ist ringförmig ausgebildet und im Flansch 3 koaxial zur Achse X geführt und kann zum Ein- und Ausrücken der Kupplung hydraulisch verschoben werden. Die Übertragungseinrichtungen A und B ähneln in ihrer Konstruktion jeweils für sich betrachtet Einrichtungs-Rollengesperren, sind hier aber mit unter­ schiedlicher Drehmoment-Übertragungsrichtung im wesent­ lichen spiegelsymmetrisch zueinander ausgeführt.

Die Übertragungseinrichtungen A und B weisen je einen Innenring 60 bzw. 61, je einen Außenring 70 bzw. 71 und jeweils mehrere konische Rollen 8, 8′ auf. Die Innenrin­ ge 60, 61 sind innenseitig mittels Keilnutverzahnung 2a auf der Abtriebswelle 2 verdrehfest angeordnet. Die Außenringe 70, 71 stehen mittels Keilnutverzahnung 4a verdrehfest, aber axial verschieblich in Eingriff mit der Innenseite des Außenkörpers 4. Die konischen Rollen 8, 8′ sind jeweils zwischen einer konischen Außenfläche 62 bzw. 63 der Innenringe 60, 61 und einer konischen In­ nenfläche 72 bzw. 73 der Außenringe 70, 71 angeordnet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Rollen 8, 8′ um Achsen Y drehbar, die nicht parallel zur Hauptachse X verlaufen.

Zwischen den beiden voreinander liegenden Außenringen 70, 71 sind Druckfedern 9 angeordnet. An seinem freien, in der Fig. 1 rechten Ende trägt der Außenkörper 4 an seiner Innenseite einen als Anschlag für die axiale Ver­ schiebung des Außenringes 71 dienenden Sprengring 10. Der Flansch 3 besitzt in seinem Inneren einen Ölkanal 11 zur Zuführung von Drucköl zum Kolben 5.

In ihrem in Fig. 1 dargestellten Funktionszustand, in welchem der Kolben 5 nicht mit Drucköl beaufschlagt ist, überträgt die Kupplung unabhängig von der Drehrichtung der Antriebswelle 1 ein Drehmoment zur Abtriebswelle 2. Wird der Kolben 5 mittels Beaufschlagung mit Drucköl aus­ gefahren, d.h. in der Fig. 1 gemäß dem am Kolben 5 ein­ gezeichneten Bewegungspfeil relativ zum Flansch 3 nach rechts verschoben, wird der Flansch 3 zusammen mit dem Außenkörper 4 unter Mitnahme des rechten Außenringes 71 relativ zu den Wellen 1 und 2 nach links verschoben, wie dies durch den Bewegungspfeil oberhalb des Außenkörpers 4 angedeutet ist. Diese Bewegungen führen zu einer Ver­ größerung des radialen Abstandes zwischen den beiden Innenringen 60, 61 einerseits und den beiden Außenringen 70, 71 andererseits, was eine Unterbrechung der Drehmo­ mentübertragung zur Folge hat. Die Kupplung ist also aus­ gerückt. Wird die Druckölbeaufschlagung des Kolbens 5 aufgehoben, bewegen sich die genannten axial verschieb­ lichen Teile der Kupplung unter der Kraft der Druckfe­ dern 9 wieder in ihre Stellungen gemäß Fig. 1 und die Drehmomentübertragung wird wieder hergestellt, d. h. die Kupplung ist eingerückt.

Im folgenden wird die Funktionsweise der in der Fig. 1 rechten Übertragungseinrichtung B beschrieben:

Wenn sich die Antriebswelle 1 in Richtung des Bewegungs­ pfeiles H zusammen mit dem Außenring 71 dreht, werden die Rollen 8′ in Richtung des Bewegungspfeiles G in Fig. 2 bewegt, indem sie auf der konischen Außenfläche 63 des Innenringes 61 abrollen. Wegen der in Fig. 2 gezeig­ ten Ausrichtung der Drehachsen Y werden die Rollen 8′ in einen Bereich bewegt, in welchem die konischen Flächen 63 und 73 von Innen- und Außenring 61, 71 weiter vonein­ ander entfernt sind. Infolgedessen überträgt die Übertra­ gungseinrichtung B dann kein Drehmoment.

Wenn sich die Antriebswelle 1 in entgegengesetzter Rich­ tung dreht, werden die Rollen 8′ in einen Bereich be­ wegt, in welchem die konischen Flächen 63, 73 näher bei­ einander liegen. Hierdurch werden die Rollen 8′ zwischen den Innenring 61 und Außenring 71 gepreßt, wodurch diese Ringe 61, 71 zur Drehmomentübertragung mechanisch gekop­ pelt werden.

Die in Fig. 1 linke Übertragungseinrichtung A ist so ausgeführt, daß sie eine genau entgegengesetzte Übertra­ gungscharakteristik aufweist. Somit werden bei einem Aus­ fahren des Kolbens 5 und dem dadurch bewirkten Zusammen­ führen der Außenringe 70 und 71 die zur Übertragungsein­ richtung A gehörenden Rollen 8 außer Anlage mit den ko­ nischen Flächen 62 und 72 gebracht, wodurch die Drehmo­ mentübertragung in beiden Drehrichtungen unterbrochen wird.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Kupplung in einer zweiten Ausführung, bei der die Kupplung in den Übertragungs­ strang von einer Antriebswelle 21 zu einem Abtriebszahn­ rad 22 eingeschaltet ist. Wie im ersten Ausführungsbei­ spiel umfaßt die Kupplung auch hier zwei als Rollenge­ sperre ausgebildete Übertragungseinrichtungen C und D mit entgegengesetzten Übertragungsrichtungen, wobei aber hier die beiden Übertragungseinrichtungen C und D konzen­ trisch zueinander und zur Hauptachse X der Antriebswelle 21 angeordnet sind.

Das Abtriebszahnrad 22 ist frei drehbar mittels eines Nadellagers 23 auf der Antriebswelle 21 gelagert. Ein Kupplungskorb 24 ist mittels Keilnutverzahnung 21a auf die Antriebswelle 21 aufgesetzt. Im Kupplungskorb 24 sind konzentrisch zueinander und zur Achse X je ein inne­ rer ringförmiger Kolben 25 und äußerer ringförmiger Kol­ ben 27 zur Betätigung der Kupplung axial verschieblich geführt. Ein ringförmiger Zwischenkörper 29 ist eben­ falls konzentrisch zur Achse X im Kupplungskorb 24 rela­ tiv zu diesem frei drehbar angeordnet und steht über eine Keilnutverzahnung mit dem Abtriebszahnrad 22 in Ver­ bindung. Die Übertragungseinrichtung C umfaßt eine An­ zahl von Rollen 32, die zwischen einer konischen Außen­ fläche 26 des inneren Kolbens 25 und einer konischen In­ nenfläche 30 des Zwischenkörpers 29 angeordnet sind. Die Rollen besitzen Drehachsen Y, die nicht parallel zur Hauptachse X verlaufen. Die zweite Übertragungseinrich­ tung D umfaßt eine Anzahl von Rollen 32′, die zwischen einer konischen Innenfläche 28 des äußeren Kolbens 27 und einer konischen Außenfläche 31 des Zwischenkörpers 29 angeordnet sind. Diese Rollen 32′ besitzen ebenfalls zu der Hauptachse X nicht parallele Drehachsen Y.

In der inneren Übertragungseinrichtung C dient der Kol­ ben 25 als Innenring und der Zwischenkörper 29 als Außen­ ring. In der äußeren Übertragungseinrichtung D dient der Kolben 27 als Außenring und der Zwischenkörper 29 als Innenring. In dem Zwischenkörper 29 sind also der Außen­ ring der Übertragungseinrichtung C und der Innenring der Übertragungseinrichtung D zu einem einzigen Bauteil zu­ sammengefaßt.

Die Antriebswelle 21 und der Kupplungskorb 24 sind mit einem Ölkanal 33 zur Zuführung von Drucköl zu den Kolben 25 und 27 versehen. Wenn über den Ölkanal 33 die Kolben 25 und 27 gemeinsam mit Drucköl beaufschlagt und dadurch ausgefahren, d. h. in Fig. 3 nach rechts verschoben wer­ den, wird die Kupplung in ihren eingerückten Zustand ge­ bracht. In diesem Zustand wird ein Drehmoment in beiden Drehrichtungen von der Antriebswelle 21 zum Abtriebszahn­ rad 22 übertragen. Wenn das Drucköl durch den Ölkanal 33 abgezogen wird, werden die Kolben 25, 27 durch die Kraft von Druckfedern 34 zurückbewegt. Hierdurch werden die Rollen 32, 32′ frei drehbar und es wird in beiden Dreh­ richtungen kein Drehmoment übertragen. Die prinzipielle Funktionsweise dieser Kupplung entspricht der des ersten Ausführungsbeispieles, d. h. auch hier wird im eingerück­ ten Zustand das Drehmoment in der einen Drehrichtung von der Übertragungseinrichtung C und in der anderen Dreh­ richtung von der Übertragungseinrichtung D übertragen.

Fig. 6 und 7 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der Kupplung, wobei diese hier wieder zwischen einer An­ triebswelle 1 und einer damit fluchtenden, relativ dazu frei drehbaren Abtriebswelle 2 angeordnet ist. Die An­ triebswelle 1 trägt mittels Keilnutverzahnung einen Flansch 103, an welchem wiederum außen ein hohlzylin­ drischer Außenkörper 104 befestigt ist. Mittels eines auf die Antriebswelle 1 aufgesetzten Sprengringes 105 wird eine axiale Verschiebung des Flansches 103 auf der Antriebswelle 1 unterbunden.

Die Abtriebswelle 2 trägt nebeneinander angeordnet mit­ tels Keilnutverzahnung einen ersten Innenring 160 und einen zweiten Innenring 161, die jeweils eine konische Außenfläche 162 bzw. 163 aufweisen, wobei diese in die­ selbe Richtung weisen. Eine axiale Verschiebung der bei­ den Innenringe 160, 161 auf der Abtriebswelle 2 wird durch einen auf diese aufgesetzten Sprengring 110 verhin­ dert.

Der Außenkörper 104 umgibt einen ersten und einen zwei­ ten Außenring 170, 171, die jeweils eine konische Innen­ fläche 174 bzw. 175 aufweisen. In der Innenfläche des Außenkörpers 104 sind Längsrillen 104a und gegenüberlie­ gend in der Außenfläche der Außenringe 170, 171 sind Längsrillen 172 bzw. 173 vorgesehen. In den einander ge­ genüberliegenden Paaren von Längsrillen 104a/172 bzw. 104a/173 sind diese übergreifend Kugeln 9 angeordnet. Hierdurch können die Außenringe 170, 171 vom Außenkörper 104 mitgedreht werden und zugleich leichtgängig relativ zu diesem in Axialrichtung verschoben werden. Die koni­ schen Innenflächen 174, 175 der Außenringe 170, 171 sind gleich ausgerichtet und weisen auf die gegenüberliegen­ den Außenflächen 162, 163 der Innenringe 160, 161 zu.

Zwischen dem Innenring 160 und dem Außenring 170 sind erste konische Rollen 180, zwischen dem Innenring 161 und dem Außenring 171 sind zweite konische Rollen 181 angeordnet. Die Rollen 180 sind um Drehachsen Y und die Rollen 181 um Drehachsen Z drehbar, wobei diese Dreh­ achsen Y und Z unterschiedlich gegen die Hauptachse X geneigt sind, wie die Fig. 7 zeigt.

Zwischen dem ersten und dem zweiten Außenring 170, 171 sind Druckfedern 112 und zwischen dem zweiten Außenring 171 und einem Stirndeckel 111, der am rechten Ende des Außenkörpers 104 angebracht ist, sind Druckfedern 113 angeordnet. Zwischen dem Flansch 103 und dem ersten In­ nenring 160 sowie zwischen dem zweiten Innenring 161 und dem Stirndeckel 111 sind jeweils Drucklager 114 vorgese­ hen.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, besitzt der erste Außen­ ring 170 einen Kolbenteil 176, der im Flansch 103 ge­ führt ist. Mittels Beaufschlagung mit Drucköl durch ei­ nen Ölkanal 115 im Flansch 103 kann der erste Außenring 170 hydraulisch ausgefahren, d. h. in Fig. 6 nach rechts verschoben werden, wie durch Bewegungspfeile am Außen­ ring 170 angedeutet ist.

In der in Fig. 6 gezeigten Funktionsstellung der Kupp­ lung befindet sich der erste Außenring 170 am flanschsei­ tigen, d. h. in Fig. 6 linken Ende seines Bewegungsberei­ ches. Wenn in dieser Stellung die Antriebswelle 1 in Richtung des Pfeiles H gedreht wird, werden entsprechend die Rollen 180 bzw. 181 in Richtung der Pfeile J bzw. K bewegt, wie in Fig. 7 gezeigt. Die Rollen 180 werden da­ durch zwischen den ersten Innenring 160 und ersten Außen­ ring 170 gepreßt, wodurch letztere mechanisch gekoppelt und zur Drehmomentübertragung befähigt werden. Zugleich werden die Rollen 181 in einen Bereich größeren Abstan­ des zwischen dem zweiten Innenring 161 und dem zweiten Außenring 171 bewegt, wodurch diese Rollen 181 freikom­ men und kein Drehmoment übertragen.

Bei umgekehrter Drehrichtung der Antriebswelle 1 werden die Rollen 180, 181 jeweils entgegen den Pfeilen J und K in Fig. 7 bewegt und es ergibt sich eine Umkehrung der vorher beschriebenen Verhältnisse, d. h. das Drehmoment wird jetzt nur über den zweiten Innenring 161 und den zweiten Außenring 171 unter Kopplung durch die Rollen 181 übertragen.

Wird der erste Außenring 170, wie oben erwähnt, hydrau­ lisch nach rechts verschoben, wird unter Vermittlung durch die Federn 112 oder durch unmittelbaren Kontakt auch der zweite Außenring 171 nach rechts, d. h. zum Stirndeckel 111 hin axial verschoben. Da der Außenkörper 104 sowie die Innenringe 160 und 161 wegen der als Arre­ tierung dienenden Sprengringe 105 und 110 nicht axial verschieblich sind, werden durch die axiale Verschie­ bungsbewegung der Außenringe 170, 171 deren konische In­ nenflächen 174, 175 von den konischen Außenflächen 162, 163 der Innenring 160, 161 wegbewegt. Auf diese Weise wird die Drehmomentübertagung in beiden Drehrichtungen zuverlässig unterbrochen.

Fig. 8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Kupp­ lung, welches sich vom dritten Ausführungsbeispiel da­ durch unterscheidet, daß die konischen Flächen 162, 163, 174, 175 der Innenringe 160, 161 und Außenringe 170, 171 jeweils in die umgekehrte Richtung weisen. Ansonsten ist der Aufbau der Kupplungen gleich und bezüglich der Bezugsziffern der Fig. 8 wird auf die Beschreibung der Fig. 6 verwiesen.

In der in Fig. 8 gezeigten Funktionsstellung der Kupp­ lung ist der erste, d. h. linke Außenring 170 mittels durch den Ölkanal 115 zugeführten Drucköls nach rechts verschoben. Der zweite Außenring 171 ist durch Vermitt­ lung der Federn 112 ebenfalls nach rechts verschoben. Bei Drehung der Antriebswelle 1 in Richtung des Pfeiles H werden nur die Rollen 180 zur Drehmomentübertragung genutzt; bei entgegengesetzter Drehrichtung erfolgt die Drehmomentübertragung über die Rollen 181.

Wird das Drucköl abgelassen, bewegen sich die Außenringe 170, 171 unter der Kraft der Federn 112, 113 zurück, d. h. nach links, wodurch die Rollen 180, 181 freikommen und die Drehmomentübertragung vollständig unterbrochen wird.

In Abwandlung des dritten und vierten Ausführungsbeispie­ les der Kupplung können alternativ auch die Außenringe 170, 171 axial festgelegt und die Innenringe 160, 161 axial verschieblich ausgeführt werden. Auch kann das Drehmoment alternativ von der Welle 2 zur Welle 1 über­ tragen werden.

Wie die Fig. 9 zeigt, umfaßt das hier dargestellte fünfte Ausführungsbeispiel der Kupplung eine als Hohlwel­ le ausgebildete Antriebswelle 1 und eine darin koaxial und drehbar gelagerte Abtriebswelle 2. Die Antriebswelle 1 trägt mittels Keilnutverzahnung einen Flansch 203, an dem wieder ein hohlzylindrischer Außenkörper 204 ange­ bracht ist. Auf der Antriebswelle 1 ist ein Sprengring 205 zur Verhinderung einer axialen Verschiebung des Flan­ sches 203 angebracht.

Die Abtriebswelle 2 trägt nebeneinander mittels Keilnut­ verzahnung einen ersten und einen zweiten Innenring 260, 261, die jeweils eine konische Außenfläche 262 bzw. 263 aufweisen, welche gegeneinander geneigt sind.

Der Außenkörper 204 umgibt einen ersten und einen zwei­ ten Außenring 270, 271, die konische Innenflächen 274 bzw. 275 aufweisen. Wie aus der Querschnittsdarstellung in Fig. 10 ersichtlich ist, sind an den Außenflächen der Außenringe 270, 271 in Umfangsrichtung beabstandete, längsverlaufende Vorsprünge 272 bzw. 273 und an der In­ nenfläche des Außenkörpers 204 ebenfalls in Umfangsrich­ tung beabstandete längsverlaufende Vorsprünge 204a ange­ formt, wobei die Vorsprünge 272, 273 einerseits mit den Vorsprüngen 204 andererseits in Eingriff stehen. Hier­ durch sind die Außenringe 270 und 271 in Axialrichtung relativ zum Außenkörper 204 verschieblich und zusammen mit letzterem drehbar. Außerdem sind die Außenringe 270, 271 relativ zum Außenkörper 204 um einen vorgegebenen Winkel R verdrehbar.

Erste und zweite konische Rollen 280 und 281 sind zwi­ schen den konischen Flächen 262 und 274 sowie 263 und 275 der Innen- und Außenringe 260, 261, 270, 271 ange­ ordnet. Die Rollen 280 bzw. 281 sind jeweils um Achsen Y bzw. Z drehbar, welche gegen die Hauptachse X der Wellen 1 und 2 geneigt verlaufen, wie in Fig. 9 und 11 ge­ zeigt.

Wie Fig. 9 weiter zeigt, ist eine Scheibenfeder 209 zwischen dem Flansch 203 und dem ersten, d. h. linken Außenring 270 angeordnet, um letzteren mit einer vom Flansch 203 weggerichteten, d. h. nach rechts gerichteten Kraft zu beaufschlagen. Diese Kraft bewirkt eine Ver­ größerung des Abstandes zwischen den konischen Flächen 262 und 274 des ersten Innenringes 260 und des ersten Außenringes 270. Eine weitere Scheibenfeder 210 ist zwi­ schen dem zweiten, d. h. rechten Außenring 271 und einem Stirndeckel 211 angeordnet, um den zweiten Außenring 271 mit einer nach links, d. h. zum ersten Außenkörper 270 hin gerichteten Federkraft zu beaufschlagen. Diese Kraft bewirkt eine Abstandsvergrößerung der konischen Flächen 263 und 275 des zweiten Innenringes 261 und des zweiten Außenringes 271. Der Stirndeckel 211 ist an der rechten Seite des Außenkörpers 204 befestigt.

Der Außenkörper 204, der mit der Antriebswelle 1 drehbar ist, ist außenseitig über einen Teil seiner Länge von einem umverdrehbaren Ringelement 212 abgedichtet umge­ ben, in welchem ein Ölkanal 213 angeordnet ist. Durch den Ölkanal 213 im Ringelement 212 kann Drucköl in einen Raum zwischen den inneren Stirnseiten der beiden Außen­ körper 270, 271 gebracht werden, um hydraulisch den er­ sten Außenring 270 nach links und den zweiten Außenring 271 nach rechts gegen die Kraft der Federn 209 bzw. 210 zu verschieben. Der sich bei dieser Beschickung mit Drucköl einstellende Zustand der Kupplung ist in Fig. 9 gezeigt. In diesem Zustand sind die Außenringe 270, 271 in Richtung einer Abstandsverkleinerung der konischen Flächen 262 und 274 bzw. 263 und 275 verschoben und an die Rollen 280, 281 angepreßt. Wird nun die Antriebswel­ le 1 in Richtung des Pfeiles H gedreht, bewirken die Außenringe 270, 271 ein leichtes Abrollen der Rollen 280, 281 auf den Innenringen 260, 261 in Richtung der Pfeile J gemäß Fig. 11 und gelangen die Vorsprünge 204a, 272, 273 des Außenkörpers 204 bzw. der Außenringe 270, 271 in die Stellung gemäß Fig. 10. Infolgedessen bewegen sich die ersten Rollen 280 gelativ zum ersten Innenring 260 und Außenring 270 gemäß Pfeil J nach links, d. h. in einen Bereich geringeren Abstandes zwi­ schen den konischen Flächen 274, 262 des ersten Innenrin­ ges 260 bzw. Außenringes 270. Die Rollen 280 werden also fest zwischen die Flächen 274, 262 gepreßt, wodurch die Ringe 260 und 270 mechanisch gekoppelt werden und ein Drehmoment über diese von der Antriebswelle 1 zur Ab­ triebswelle 2 übertragen wird. Zugleich bewegen sich die zweiten Rollen 281 entsprechend der durch den Pfeil J an­ gegebenen Bewegungsrichtung ebenfalls nach links, wobei diese Richtung aber hier zu dem Bereich größeren Abstan­ des der konischen Flächen 263, 275 des zweiten Innenrin­ ges 261 und zweiten Außenringes 271 führt. Demnach kom­ men diese Rollen 281 frei und über den zweiten Innenring 261 und zweiten Außenring 271 wird kein Drehmoment über­ tragen.

Umgekehrt kommen bei entgegengesetzter Drehrichtung die ersten Rollen 280 frei und die zweiten Rollen 281 werden zwischen die konischen Flächen 263, 275 des zweiten In­ nenringes 261 und zweiten Außenringes 271 gepreßt, d. h. nun erfolgt über letztere die Drehmomentübertragung.

Im folgenden soll der Übergang der Kupplung vom einge­ rückten in den ausgerückten Zustand bei Drehung der An­ triebswelle 1 beschrieben werden. Im ersten Fall sei eine Drehung der Antriebswelle 1 in Richtung des Pfeiles H bei eingerückter Kupplung angenommen. Wird nun über den Ölkanal 213 im Ringelement 212 Drucköl abgezogen, drückt die Feder 209 den ersten Außenring 270 nach rechts und die Feder 210 den zweiten Außenring 271 nach links. Der erste Außenring 270 gleitet schnell und leichtgänging entlang der Außenfläche der Rollen 280 nach rechts, wobei er eine leichte Drehung (gemäß Fig. 10 im Uhrzeigersinn) relativ zum Außenkörper 204 voll­ führt. Dadurch kommen die Rollen 280 frei und die Dreh­ momentübertragung wird unterbrochen. Zugleich wird, durch die Feder 210 bewirkt, der zweite Außenkörper 271 nach links bewegt, wodurch auch hier eine Abstandsver­ größerung der konischen Flächen 263, 275 und ein Frei­ gang der Rollen 281 bewirkt werden, was auch hier eine Drehmomentübertragung ausschließt.

Der Übergang der Kupplung aus dem eingerückten in den ausgerückten Zustand läuft im zweiten Fall, d. h. mit um­ gekehrter Drehrichtung der Antriebswelle 1, analog ab, wobei bei gleicher Verschiebungsrichtung der axial ver­ schieblichen Außenringe 270, 271 nun die zweiten Rollen 281 freigegeben werden und die ersten Rollen 280 ihren zuvor schon vorhandenen Freigang beibehalten.

Fig. 12 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der Kupp­ lung, welches den gleichen Grundaufbau wie das fünfte Ausführungsbeispiel aufweist. Im folgenden wird daher nur auf die Unterschiede der beiden Ausführungsbeispiele eingegangen. Beim sechsten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 sind Schraubenfedern 370 und 371 für die Verschie­ bung der Außenringe 370 und 371 relativ zum Außenkörper 304 zum Zweck der Unterbrechung dere Drehmomentübertra­ gung vorgesehen. Der Außenkörper 304 enthält hier einen Ölkanal 313 für die Zuführung von Drucköl zwecks hydrau­ lischer Verschiebung der Außenringe 370 und 371 in die Ausrückstellung der Kupplung.

Wie aus Fig. 12 und besonders deutlich aus Fig. 13 er­ sichtlich ist, sind an der Innenseite des Außenkörpers 304 und an der Außenseite der Außenringe 370, 371 längs­ verlaufende Rillen 304a bzw. 376, 377 vorgesehen, in wel­ chen diese übergreifend bzw. überbrückend Kugeln 318 an­ geordnet sind. Die Rillen 376, 377 in den Außenringen 370, 371 haben dabei in Umfangsrichtung eine den Kugel­ durchmesser deutlich übersteigende Breite, um eine be­ grenzte relative Verdrehung der Außenringe 370, 371 ge­ genüber dem Außenkörper 304 zu ermöglichen. Diese Mög­ lichkeit der begrenzten relativen Verdrehung gewährlei­ stet wie auch bei der Kupplung des fünften Ausführungs­ beispieles ein schnelles, leichtgängiges und ruckfreies Umschalten der Kupplung zwischen ihren beiden Funktions­ stellungen.

Sowohl bei dem zuvor beschriebenen fünften als auch bei dem hier beschriebenen sechsten Ausführungsbeispiel der Kupplung haben die Rollen der Übertragungseinrichtung bzw. des Rollengesperres für die eine Drehrichtung und die Rollen der Übertragungseinrichtung bzw. des Rollen­ gesperres für die andere Drehrichtung unterschiedliche Dimensionen. Diese Kupplungen eignen sich deshalb insbe­ sondere für Anwendungen, bei denen je nach Drehrichtung der Antriebswelle unterschiedlich große Drehmomente zu übertragen sind. Dabei sind selbstverständlich der Dreh­ richtung, in der das größere Drehmoment zu übertragen ist, die stärker dimensionierten Rollen zugeordnet.

Weiterhin können, was nicht eigens dargestellt ist, al­ ternativ zum beschriebenen fünften und sechsten Ausfüh­ rungsbeispiel die Außenringe 270, 271 bzw. 370, 371 fest­ gelegt und stattdessen die Innenringe 260, 261 bzw. 360, 361 axial verschieblich ausgeführt sein, um die Umschal­ tung der Kupplung zu bewirken. In diesem Fall wäre dann die Verbindung zwischen den Innenringen 260, 261 bzw. 360, 361 und der Antriebswelle 1 mit einem begrenzten Verdrehungsspiel in Umfangsrichtung auszubilden.

Fig. 14 schließlich zeigt als siebtes und letztes Aus­ führungsbeispiel eine Kupplung, bei der im Unterschied zum sechsten Ausführungsbeispiel eine einzelne Feder 414 zum Bewirken des Ausrückens der Kupplung zwischen den beiden Außenringes 470, 471 vorgesehen ist und bei der zum Bewirken des Einrückens der Kupplung die Zuführung des Drucköls zu der jeweils von dem anderen Außenring 371, 470 abgewandten Stirnseite der beiden Außenringe 470, 471 erfolgt.

Der Außenkörper 404 ist hier an seiner rechten Seite mit der Abtriebswelle 2 verbunden und an seiner linken Seite mit einem Stirndeckel 405 verschlossen. Außenkörper 404 und Stirndeckel 405 enthalten einen Ölkanal 413 zur Zu­ führung von die Außenringe 470, 471 beaufschlagendem Drucköl. Auch hier sind zwei Innenringe 460, 461 und zwei Außenringe 470, 471 im Inneren des Außenkörpers 404 angeordnet, wobei hier wieder eine Anordnung mit in Axi­ alrichtung nebeneinanderliegenden Innenringen 460, 461 und ebenfalls in Axialrichtung nebeneinanderliegenden Außenringen 470, 471 vorliegt. Zwischen dem ersten In­ nenring 460 und dem ersten Außenring 470 sind Rollen 480 und zwischen dem zweiten Innenring 461 und dem zweiten Außenring 471 sind Rollen 481 angeordnet.

Die Bezugsziffern 482 und 483 bezeichnen Halteelemente, mit welchen die Rollen 480 bzw. 481 in ihrer Lage, d. h. insbesondere in der vorgesehenen Drehachsenausrichtung und in dem vorgesehenen Abstand voneinander gehalten wer­ den. Die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele umfassen in der Praxis ebenfalls Halteelemente in irgend­ einer Form für die Rollen, jedoch sind in den früheren Fig. 1 bis 13 diese Halteelemente aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung weggelassen.

Auch bei dem siebten Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 sind innen am Außenkörper 404 und außen an den Außenrin­ gen 370, 371 längsverlaufende Rillen 404b bzw. 476, 477 mit darin übergreifend bzw. überbrückend angeordneten Kugeln 418 zwecks zwangfreier axialer Verschiebung der Außenringe 470, 471 vorgesehen. Diese Kupplung funktio­ niert im wesentlichen so wie die Kupplung des sechsten Ausführungsbeispiels, wobei die zuletzt beschriebene Kupplung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel noch ein­ facher in ihrer Konstruktion ist, weil sie nur eine ein­ zelne zentrale Feder 414 zum Bewirken des Ausrückens be­ nötigt. Zum Einrücken der Kupplung müssen auch hier über den Ölkanal 413 die beiden Außenringe 470, 471 stirnsei­ tig mit Drucköl beaufschlagt werden, wodurch diese Ringe 470, 471 gegen die Kraft der Feder 414 aufeinander zu be­ wegt werden, um die Drehmomentübertragung zu bewirken.

Claims (9)

1. Kupplung mit Einrichtungs-Rollengesperre,

• - mit wenigstens einem Innenring mit einer konischen Außenfläche,
• - mit wenigstens einem koaxial zum Innenring angeord­ neten Außenring mit einer konischen Innenfläche und
• - mit mehreren konischen Rollen, die zwischen der ko­ nischen Außenfläche des Innenringes und der koni­ schen Innenfläche des Außenringes angeordnet sind, gekennzeichnet durch
• - eine erste Drehmoment-Übertragungseinrichtung mit einem Einrichtungs-Rollengesperre für die Übertra­ gung des Drehmomentes nur in einer ersten Drehrich­ tung,
• - eine zweite Drehmoment-Übertragungseinrichtung mit einem Einrichtungs-Rollengesperre für die Übertra­ gung des Drehmomentes nur in der zweiten Drehrich­ tung,
• - eine erste Verschiebeeinrichtung zum axialen Ver­ schieben entweder des Innenringes oder des Außenrin­ ges der ersten Drehmoment-Übertragungseinrichtung relativ zu deren konischen Rollen, um letztere wahl­ weise mit den zugehörigen Ringen in Anlage zu brin­ gen und von den zugehörigen Ringen zu trennen,
• - eine zweite Verschiebeeinrichtung zum axialen Ver­ schieben entweder des Innenringes oder des Außenrin­ ges der zweiten Drehmoment-Übertragungseinrichtung relativ zu deren konischen Rollen, um letztere wahl­ weise mit den zugehörigen Ringen in Anlage zu brin­ gen und von den zugehörigen Ringen zu trennen, und
• - eine Steuereinrichtung zur simultanen Steuerung der beiden Verschiebeeinrichtungen zwecks Herstellung und Unterbrechung der Drehmomentübertragung über die beiden Drehmoment-Übertragungseinrichtungen.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drehmoment-Übertragungseinrichtung und die zweite Drehmoment-Übertragungseinrichtung axial zuein­ ander angeordnet sind.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drehmoment-Übertragungseinrichtung radial außerhalb der ersten Drehmoment-Übertragungseinrich­ tung konzentrisch zu dieser angeordnet ist.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring der ersten Drehmoment-Übertragungsein­ richtung und der Innenring der zweiten Drehmoment- Übertragungseinrichtung zu einem einstückigen Bauteil zusammengefaßt sind.

5. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Drehmoment-Übertragungsein­ richtung in einem gemeinsamen Außenkörper unterge­ bracht sind und daß die erste und die zweite Verschie­ beeinrichtung Keilnutverzahnungen zwischen dem Außen­ körper einerseits und den dazu axial verschiebbaren Außenringen der beiden Drehmoment-Übertragungseinrich­ tungen andererseits umfassen.

6. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Drehmoment-Übertragungsein­ richtung in einem gemeinsamen Außenkörper unterge­ bracht sind, daß die erste und die zweite Verschiebe­ einrichtung wenigstens einen im Außenkörper ausgebil­ deten Zylinderteil umfassen und daß wenigstens einer der Ringe mit einem im Zylinderteil geführten Kolben­ teile ausgebildet und mittels letzterem axial ver­ schiebbar ist.

7. Kupplung, bestehend aus:

• - einem Außenkörper,
• - einem Ringpaar aus einem ersten und einem zweiten Innenring, die jeweils eine konische Außenfläche aufweisen und antriebsmäßig mit einer Antriebswelle verbunden sind,
• - einem Ringpaar aus einem ersten und einem zweiten Außenring, die jeweils eine konische Innenfläche aufweisen und antriebsmäßig mit dem Außenkörper ver­ bunden sind,
• - einer Anzahl von ersten Rollen, die zwischen der konischen Außenfläche des ersten Innenringes und der konischen Innenfläche des ersten Außenringes angeordnet sind und die gegen die Drehachse des ersten Innenringes geneigte Drehachsen aufweisen,
• - eine Anzahl von zweiten Rollen, die zwischen der konischen Außenfläche des zweiten Innenringes und der konischen Innenfläche des zweiten Außenringes angeordnet sind und die gegen die Drehachse des zweiten Innenringes geneigte Drehachsen aufweisen und
• - aus mindestens einer Verschiebeeinrichtung zum Ver­ schieben entweder des ersten und des zweiten Innen­ ringes oder des ersten und des zweiten Außenringes zwecks Unterbrechung der Antriebskopplung zwischen entweder dem ersten und zweiten Innenring oder dem ersten und zweiten Außenring einerseits und den ersten und zweiten Rollen andererseits,
• - wobei bei Drehung entweder des Außenkörpers oder der Antriebswelle in einer bestimmten Drehrichtung die ersten Rollen zwischen dem ersten Innenring und dem ersten Außenring unter axialer Versetzung abrol­ len und zwischen den ersten Innenring und den er­ sten Außenring gepreßt werden und letztere zur ge­ meinsamen Drehung und Drehmomentübertragung mitein­ ander koppeln und
• - wobei bei Drehung entweder des Außenkörpers oder der Antriebswelle in entgegengesetzter Drehrichtung die zweiten Rollen zwischen dem zweiten Innenring und dem zweiten Außenring unter axialer Versetzung abrollen und zwischen den zweiten Innenring und den zweiten Außenring gepreßt werden und letztere zur gemeinsamen Drehung und Drehmomentübertragung mit­ einander koppeln.

8. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten und dem zweiten Außenring einer­ seits und dem Außenkörper andererseits für deren an­ triebsmäßige Verbindung vorgesehene Verbindungsmittel eine relative Verdrehung um einen vorgegebenen Winkel R zwischen den Außenringen einerseits und dem Außen­ körper andererseits gestatten.

9. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten und dem zweiten Innenring einer­ seits und der Antriebswelle andererseits für deren an­ triebsmäßige Verbindung vorgesehene Verbindungsmittel eine relative Verdrehung um einen vorgegebenen Winkel R zwischen den Innenringen einerseits und der An­ triebswelle andererseits gestatten.