DE4420053C2 - Rotationsübertragungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationsübertragungs­ vorrichtung mit Freilaufeigenschaft in beiden Drehrichtungen, die im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs montiert ist, um die Antriebskraft an die Räder selektiv zu übertragen bzw. abzuschalten.

Aus der Druckschrift EP 436 270 A1 ist eine bidirektionale Ausgleichskupplung bekannt, bei der mittels einer Über­ setzungsvorrichtung ein Käfig so gesteuert wird, daß in beiden Drehrichtungen ein Zu- und Abschalten der Dreh­ momentübertragung möglich ist.

Eine Rotationsübertragungsvorrichtung, die es ermöglicht sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsfahrtrichtung die Antriebskraft zu- oder abzuschalten, ist aus EP 528 037 be­ kannt. Bei dieser Vorrichtung wird der Käfig mittels einer permanenten Reibungskraft auf die Antriebswelle oder einer Übersetzungseinrichtung zwischen der Antriebswelle und dem Käfig gesteuert.

In der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5-118358 wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eine me­ chanische Kupplung hat, die in der Lage ist, die Übertra­ gung von Antriebskraft auf die Vorder- und Hinterräder ei­ nes Fahrzeugs umzuschalten. Diese Vorrichtung ist in Fig. 14 gezeigt. Sie umfaßt einen äußeren Ring 61 als ein Ab­ triebselement, ein in dem äußeren Ring 61 rotierbar mon­ tiertes inneres Element 62 als Antriebselement, einen Käfig 63, 64, bestehend aus einem äußeren Steuerkäfig 63 und ei­ nem inneren Festkäfig 64, die zwischen dem Abtriebselement 61 und dem Antriebselement 62 angeordnet sind, und Klemm­ körper 65 als eingreifende Elemente, die in Taschen des Kä­ figs 63, 64 aufgenommen und ausgelegt sind, um das Ab­ triebselement 61 und das Antriebselement 62 miteinander zu koppeln.

Der Steuerkäfig 63 ist an das Antriebselement 62 durch ei­ nen Stift 66 mit einem vorgegebenen Spiel X in Rotations­ richtung gekoppelt. Der Stift 66 durchsetzt ein Rohr 70, welches von einer schraubenförmigen Torsionsfeder 67 beauf­ schlagt ist, um den Steuerkäfig 63 in einer Richtung mit einem Rotationswiderstand vorzuspannen.

An ein Ende des Rohrs 70 ist durch eine Einweg-Kupplung 68 eine Bremseinrichtung 69 gekoppelt zum Erzeugen eines Dreh­ widerstands, dessen Richtung der Vorspannkraft der Schrau­ benfeder 67 entgegengesetzt ist. Wenn die Rotationsrichtung des Antriebselements 62 umgekehrt wird, kommt die Einweg- Kupplung 68 in Eingriff oder der Eingriff wird gelöst, wo­ durch die Richtung der Drehbeaufschlagung umgeschaltet wird, welche auf den Steuerkäfig 63 wirkt.

Diese Rotationsübertragungsvorrichtung A ist an dem An­ triebsübertragungsstrang eines Fahrzeugs mit Vierrad-An­ trieb, bei dem die Hinterräder die permanentangetriebenen Räder sind, derart gekoppelt (in Fig. 19 gezeigt), daß das Antriebselement 62 an eine vordere Antriebswelle B gekop­ pelt wird, die von dem Verteilergetriebe C ausgeht, und das Antriebselement 61 an das vordere Differential gekoppelt ist.

Die Vorrichtung A muß an dem Fahrzeug so montiert werden, daß, während sich das Fahrzeug vorwärts bewegt, die Schrau­ benfeder 67 komprimiert wird, und der Steuerkäfig 63 re­ lativ zum Festkäfig 64 in eine derartige Position bewegt wird, daß die Klemmkörper 65 nach vorne geneigt werden, bis sie zum Eingriff bereit sind (Fig. 15).

Wenn sich andererseits das Fahrzeug rückwärts zu bewegen beginnt, kommt die Einweg-Kupplung 68 in Eingriff, wodurch der Steuerkäfig 63 an die Bremseinrichtung 69 gekoppelt wird. Der somit von der Bremseinrichtung 69 auf den Steuer­ käfig 63 übertragene Rotationswiderstand wirkt als ein Bremsdrehmoment, welches dessen Rotation relativ zu dem Festkäfig 64 verlangsamt.

Falls sich nämlich das Antriebselement 62 und der Festkäfig 64 mit kleinem Durchmesser zu drehen beginnen, während sich das Fahrzeug rückwärts bewegt, wirkt das Bremsdrehmoment weiterhin auf den Steuerkäfig 63, wodurch dessen Drehung eingeschränkt wird. Falls das Bremsdrehmoment größer ist als das Drehmoment, welches dazu neigt, die Schraubenfeder 67 zu der Rückwärtsfahrt-Position zu komprimieren (dieses Drehmoment wird im folgenden als "Rückwärtsfahrt-Umschalt­ drehmoment" bezeichnet), werden der Steuerkäfig 63 und der Festkäfig 64 relativ zueinander in der Richtung der Rück­ wärtsfahrt bewegt.

Somit wird, falls das Bremsdrehmoment größer eingestellt wird als das Rückwärtsfahrt-Umschaltdrehmoment, die Schrau­ benfeder 67 weiter komprimiert, bis der Steuerkäfig 63 sich zu der Eingriffsbereitschaftsstellung für Rückwärtsfahrt bewegt.

Während das Fahrzeug in der neutralen Position des Ver­ teilergetriebes fährt, (d. h. Zweirad-Antriebsmodus), kann die Drehbeaufschlagung manchmal von dem Vorderrad durch Vorderradnaben (welche verriegelt sind) → zu der Antriebs­ welle → zu dem vorderen Differential zu dem äußeren Ring (Abtriebselement) 61 der Rotationsübertragungsvorrichtung A übertragen werden.

Bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges in diesem Zustand, wobei die Klemmkörper 65 in der Eingriffsbereitschaftsstellung für Vorwärtsfahrt sind, wie in Fig. 15 gezeigt, läuft das Abtriebselement 61 relativ zu dem Antriebselement 62 leer.

Wenn dagegen das Fahrzeug in diesem Zustand rückwärts fährt, neigt das Abtriebselement 61 dazu, das Antriebsele­ ment 62 über die Klemmkörper 65 zu drehen. Da jedoch der Steuerkäfig 63 an die Einweg-Kupplung 68 gekoppelt ist, wenn er sich in der der Rückwärtsfahrt des Wagens entspre­ chenden Richtung dreht, wird der durch die Bremseinrichtung 69 erzeugte Rotationswiderstand (Bremsdrehmoment) auf ihn einwirken.

Wenn somit eine Drehbeaufschlagung von dem Abtriebselement 61 zu der Eingabewelle durch die Klemmkörper 65 übertragen wird, drehen sich alle Elemente außer dem Steuerkäfig 63, d. h. das Antriebselement 62, die Klemmkörper 65 und das Ab­ triebselement 61 zusammen, bis die Klemmkörper 65 an dem Steuerkäfig 63 zur Anlage kommen, wie in Fig. 16 gezeigt. In diesem Zustand kommen die Klemmkörper 65 mit den Endflä­ chen des Steuerkäfigs 63 in Kontakt, so daß sie durch das Bremsdrehmoment geschoben werden. Somit lösen sich die Klemmkörper 65 zeitweise sowohl von dem Antriebselement 62 als auch dem Abtriebselement 61.

In diesem Fall wird keine rückwärts gerichtete Antriebs­ kraft (Widerstand) auf das Antriebselement 62 übertragen. In dem Augenblick, in dem die Klemmkörper 65 sich aus dem Eingriff lösen, expandiert die komprimierte Schraubenfeder 67, wodurch der Steuerkäfig 63 und der Festkäfig 64 zu den Eingriffsbereitschaftspositionen bewegt werden. Mit anderen Worten bewegen sich die Klemmkörper 65, welche sich momen­ tan aus dem Eingriff gelöst haben, in dem nächsten Augen­ blick zu der Eingriffsbereitschaftsposition für Vorwärts­ fahrt zurück. Es wird Geräusch erzeugt, wenn sich dieser Zyklus oftmals in einer sehr kurzen Zeitdauer wiederholt.

Wenn sich andererseits das Fahrzeug mit hoher Geschwindig­ keit vorwärts bewegt und die rotierenden Teile in der Rotationsübertragungsvorrichtung mit hoher Geschwindigkeit umlaufen, wirkt eine der Drehzahl dieser Elemente entspre­ chende Zentrifugalkraft auf die Freilaufeinrichtungen. Diese Zentrifugalkraft hat die Wirkung, die Reibungskraft zwischen der inneren Oberfläche des Abtriebselements 61 und den Klemmkörpern 65 zu erhöhen, wenn das Abtriebselement 61 eine Tendenz zum Leerlaufen zeigt. Die Köpfe der Klemmkör­ per 65 werden somit durch das Abtriebselement 61 in einer solchen Richtung gezogen, daß sie sich in der falschen Richtung neigen.

Falls die Rotationsdrehzahl weiterhin zunimmt, nimmt die Zentrifugalkraft und somit die Reibungskraft, die auf die Klemmkörper 65 wirken, auf einen derartigen Wert zu, daß der Steuerkäfig 63 aus seiner normalen Phase herausbewegt wird, wodurch das Drehmoment der Schraubenfeder 67 überwun­ den wird. In diesem Zustand kann das Abtriebselement 61 nicht länger leer laufen, weil die Klemmkörper 65 mit bei­ den zylindrischen Oberflächen in der falschen Richtung in Eingriff gebracht worden sind.

Dieses Problem ist lösbar, wenn das Drehmoment der Schrau­ benfeder 67 auf einen größeren Wert eingestellt wird als die zwischen den Klemmkörpern 65 und dem Abtriebselement 61 aufgrund der Zentrifugalkraft erzeugte Reibungskraft. Wenn sie jedoch auf einen derart großen Wert eingestellt wird, muß der Rotationswiderstand der Bremseinrichtung 69, welche bei Rückwärtsfahrt wirkt, auf einen sehr großen Wert einge­ stellt werden, weil letzterer immer größer sein muß als er­ sterer. Ein extrem großer Rotationswiderstand senkt nicht nur deutlich die Lebensdauer der Bremseinrichtung, sondern führt auch zur Bildung von Wärme und einem Verlust der Fahrzeugleistung.

Fig. 18 veranschaulicht dieses Problem. Falls die Vorspann­ kraft der Schraubenfeder 67 oder das Federdrehmoment T re­ lativ klein eingestellt wird, wie durch die Linie (i) von Fig. 18 gezeigt, tritt ein Bereich I auf, in dem die Rei­ bungskraft M zwischen den Klemmkörpern und dem Abtriebsele­ ment größer ist als das Federdrehmoment T, wenn sich das Fahrzeug mit einer relativ hohen Geschwindigkeit vorwärts bewegt. Wenn andererseits das Federdrehmoment der Torsions­ feder 67 auf einen relativ großen Wert eingestellt wird, wie durch die Linie (ii) von Fig. 18 gezeigt, so daß das Federdrehmoment T in dem gesamten Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs immer größer ist als die Reibungskraft M, müßte der Rotationswiderstand der Bremseinrichtung, auf einen sehr großen Wert eingestellt werden, weil er größer sein muß als das Federdrehmoment T.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotations­ übertragungsvorrichtung der angegebenen Art so auszugestal­ ten, daß das geschilderte Problem eines Fehleingriffs der Klemmkörper bei Fahrtrichtungsumkehr und der damit verbun­ denen unerwünschten Geräuschentwicklung nicht auftritt.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben.

Anspruch 2 betrifft eine vorteilhafte Weiterbildung der Er­ findung, die es ermöglicht, zum Vorspannen des Käfigs eine Vorspanneinrichtung mit relativ geringer Vorspannkraft zu verwenden, wobei die Vorspannkraft mit zunehmender Drehzahl zunimmt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein elastisches Ele­ ment zwischen dem antreibenden Element und dem angetriebe­ nen Element vorgesehen. Wenn das Fahrzeug beginnt, rückwärts zu fahren und das angetriebene Element sich in der entspre­ chenden Richtung zu drehen beginnt, wird die Drehbeauf­ schlagung des elastischen Elements sowohl an das antrei­ bende Element als auch an das angetriebene Element ange­ legt. Somit wird die Phase des Käfigs relativ zu dem an­ treibenden Element über die Rückwärtsfahrt-Position umge­ schaltet. Die Klemmkörper werden in der rechten, zum Ein­ griff kommenden Position unabhängig von der Rotationsrich­ tung des antreibenden Elements gehalten. Es gibt keine wie­ derholten Eingriffe und kein wiederholtes Lösen der Ein­ griffe der Klemmkörper, und somit gibt es kein uner­ wünschtes Geräusch.

Andererseits wird gemäß der vorteilhaften Weiterentwicklung die Kraft der Vorspanneinrichtung, die sich zusammen mit dem antreibenden Element dreht, auf einen derart kleinen Wert eingestellt, daß sich die Klemmkörper gerade noch von der einen zur anderen Eingriffsbereitschaftsposition bewe­ gen können. Wenn sich die Rotationsübertragungsvorrichtung zu drehen beginnt, nimmt das drehende Vorspannmoment mit der Zentrifugalkraft zu, die auf das Gewicht einwirkt. So­ mit wirkt ein großer Widerstand auf den Käfig. Betrachtet man die gesamte Vorspanneinrichtung, so ist das Vorspann- Drehmoment klein, während die Rotationsübertragungsvorrich­ tung im Stillstand ist oder sich mit niedriger Drehzahl dreht, und nimmt in Proportion zu der Zentrifugalkraft zu, wenn die Drehzahl zunimmt.

Beim Zurückstoßen wird ein Wagen gewöhnlich mit niedriger Geschwindigkeit gefahren, so daß die Drehbeaufschlagung, die durch die Vorspanneinrichtung erzeugt wird, klein ist. Somit kann das Bremsdrehmoment der Bremseinrichtung ausrei­ chend klein eingestellt werden, vorausgesetzt, daß sie grö­ ßer ist als das zuerst erwähnte drehende Drehmoment. Ein kleineres Bremsdrehmoment bedeutet längere Lebensdauer der Vorrichtung, weniger Wärmeerzeugung und einen geringeren Verlust an Fahrzeugleistung.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be­ schreibung mit Bezug auf die begleitende Zeichnung, in wel­ cher:

Fig. 1 eine vertikale vordere Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels ist;

Fig. 2 eine vergrößerte vertikale vordere Schnittansicht eines Teils desselben ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von Fig. 1 ist;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV von Fig. 1 ist;

Fig. 5 eine Schnittansicht ist, die einen Betriebszustand der Klemmkörper zeigt;

Fig. 6 eine Schnittansicht ist, die einen anderen Betriebs­ zustand der Klemmkörper zeigt;

Fig. 7 eine Schnittansicht der in selbigem verwendeten Ein­ weg-Kupplung ist;

Fig. 8 eine vertikale vordere Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels ist;

Fig. 9 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils dessel­ ben ist;

Fig. 10 eine Vorderansicht der Schaltfeder desselben ist;

Fig. 11 ein Diagramm ist, welches den Einstellbereich des Rotationswiderstands der Schaltfeder und der Brem­ seinrichtung zeigt;

Fig. 12 eine Vorderansicht ist, die ein anderes Ausfüh­ rungsbeispiel der Schaltfeder zeigt;

Fig. 13 eine Schnittansicht entlang der Linie XIII-XIII von Fig. 12 ist;

Fig. 14 eine vertikale vordere Schnittansicht der Vorrich­ tung vom Stand der Technik ist;

Fig. 15 bis 17 Schnittansichten der Klemmkörper in unter­ schiedlichen Betriebspositionen sind;

Fig. 18 ein Diagramm ist, das den Einstellbereich des Ro­ tationswiderstands durch die Schraubenfeder zeigt; und

Fig. 19 eine schematische Ansicht ist, die zeigt, wie eine Rotationsübertragungsvorrichtung an die Kraftüber­ tragung eines Fahrzeugs montiert ist.

Fig. 1 bis 7 zeigen das erste Ausführungsbeispiel der Er­ findung.

In den Figuren ist ein äußerer Ring 1 ein Abtriebselement und ein inneres Element 2 ein Antriebselement. Das An­ triebselement 2 ist in im Abtriebselement 1 durch Lager 18 drehbar montiert.

Wie in Fig. 5 und 6 gezeigt, sind konzentrische zylindri­ sche Oberflächen 10 und 11 am inneren Randbereich des Ab­ triebselements 1 und dem äußeren Randbereich des Antriebs­ elements 2 gebildet. Zwischen den zylindrischen Oberflächen 10 und 11 sind ein Steuerkäfig 3 und ein Festkäfig 4 mon­ tiert.

Der Steuerkäfig 3 hat an seinem hinteren Ende einen ein­ stückigen Verlängerungsarm 14, der zwischen dem Abtriebs­ element 1 und dem Antriebselement 2 durch Lager drehbar gestützt ist.

Andererseits hat der Festkäfig 4 an seinem vorderen Ende einen gebogenen Abschnitt 15, der radial nach innen gebogen und in gleitendem Kontakt mit einer Endfläche 2a des An­ triebselements 2 gehalten wird. Eine Druckfeder 16 ist zwi­ schen dem gebogenen Abschnitt 15 und einem Haltering 17 montiert. Der gebogene Abschnitt 15 wird durch die Druckfe­ der 16 so gegen die Endfläche 2a des Antriebselements 2 ge­ drückt, daß Reibung an dem Kontaktabschnitt erzeugt wird. Diese Reibungskraft bewirkt, daß der Festkäfig 4 sich zu­ sammen mit dem Antriebselement 2 dreht.

Der Steuerkäfig 3 und der Festkäfig 4 sind mit einer Viel­ zahl jeweils radial gegenüberliegender Taschen 12 und 13 gebildet, in denen Klemmkörper 5 als eingreifende Elemente und Federn 6, um die Klemmkörper 5 in Position zu halten, aufgenommen sind (Fig. 3).

Die Klemmkörper 5 haben an ihren inneren und äußeren Rand­ bereichen symmetrische, bogenförmige Endflächen, deren Krümmungsmittelpunkte auf ihrer zentralen Achse angeordnet sind (Fig. 5). Wenn sie zu einer der beiden Seiten geneigt werden, kommen die bogenförmigen Endflächen mit den zylin­ drischen Oberflächen 10 und 11 in Eingriff, wodurch das Ab­ triebselement 1 und das Antriebselement 2 gegenseitig ver­ riegelt werden. Bei den Federn 6 ist ein Ende an dem Steu­ erkäfig 3 gestützt, und sie sorgen für eine Vorspannung an den Klemmköpern 5 von beiden Seiten, um sie in ihrer ein­ greifenden Position zu halten.

Wie in Fig. 4 und 8 gezeigt, trägt der Festkäfig 4 an sei­ nem vorderen Ende einen Anschlagzapfen 32, der mit Spiel X in Rotationsrichtung mit einem quadratischen Loch 33, wel­ ches in dem Steuerkäfig 3 gebildet ist, in Eingriff ist.

Der Steuerkäfig 3 und der Festkäfig 4 sind jeweils mit Schlitzen 34 und 35 ausgebildet, welche sich diametral durch ihre Wände erstrecken. Eine Schaltfeder 7 in Form ei­ nes C-förmigen Rings greift mit ihren beiden Enden in die Schlitze 34 und 35 ein (Fig. 4). Sie dient als eine Vor­ spanneinrichtung und ist somit in einem in Umfangsrichtung komprimierten Zustand montiert, wie in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigt. Sie hat an beiden Enden Klauen 7a und 7b, welche jeweils gegen den Steuerkäfig 3 und den Festkäfig 4 gepreßt werden. Die Käfigteile 3 und 4 werden somit in entgegenge­ setzten Rotationsrichtungen vorgespannt.

Das in der Rotationsrichtung zwischen dem Anschlagzapfen 32 und dem quadratischen Loch 33 vorgesehene Spiel X ist groß genug, daß sich die Klemmkörper 5 zu jeder der in Fig. 5 und 6 gezeigten Eingriffsbereitschaftspositionen neigen können. Die Schaltfeder 7 spannt die Käfigteile 3 und 4 vor, um die Klemmkörper 5 in eine der beiden entgegenge­ setzten Richtungen zu einer der beiden Eingriffsbereit­ schaftspositionen zu neigen.

Eine Einweg-Kupplung 8 ist an dem Verlängerungsarm 14 des Steuerkäfigs 3 montiert (Fig. 1). Sie dient dazu, eine Bremseinrichtung 9 selektiv mit dem Steuerkäfig 3 zu ver­ binden und zu lösen. Wie in Fig. 7 gezeigt, hat die Einweg- Kupplung 8 einen äußeren Ring 19, der durch Preßpassung in dem hinteren Ende des Verlängerungsarms 14 befestigt ist und an dessem inneren Randbereich mit einer Vielzahl ge­ neigter Nockenoberflächen 20 vorgesehen ist, die in vorbe­ stimmten Intervallen in Umfangsrichtung angeordnet sind. Ein kreisringförmiger Halter 22 ist zwischen dem äußeren Kupplungsring 19 und einem inneren Ring 21 vorgesehen. Der Halter 22 hat Taschen, in denen Walzen 23 als eingreifende Elemente und Federn 24 aufgenommen sind, welche die Walzen 23 gegen die geneigten Nockenoberflächen 20 und die Ober­ fläche des inneren Rings 21 vorspannen.

Wenn der Steuerkäfig 3 durch das Antriebselement 2 in der Richtung des Pfeils A in Fig. 7 gedreht wird, treten die Walzen 23 keilartig zwischen die Nockenoberflächen 20 und den inneren Ring 21, wodurch der Steuerkäfig 3 und der in­ nere Ring 21 der Bremseinrichtung 9 gegeneinander verrie­ gelt werden. Wenn im Gegensatz dazu der Steuerkäfig 3 in der Richtung des Pfeils B von Fig. 7 gedreht wird, werden die Walzen 23 frei, und der Steuerkäfig 3 löst sich von dem inneren Ring 21.

Die Bremseinrichtung 9 hat, wie in Fig. 2 gezeigt, den in­ neren Ring 21, der einen Flansch 25 hat, und einen Flansch 28 eines Widerstandsgehäuses 27, welches an der Karosserie durch eine Staubabdeckung 26 befestigt ist. Der Flansch 28 wird mit dem Flansch 25 bei einem Reibungskontaktabschnitt 29 in Reibungskontakt gehalten, und zwar unter Vorspannung einer zwischen dem Flansch 28 und einem Haltering 30 mon­ tierten Scheibenfeder 31.

Eine vorbestimmte Reibungskraft wird an dem Reibungskon­ taktabschnitt 29 durch die Vorspannkraft der Scheibenfeder 31 erzeugt. Die Reibungskraft erzeugt ihrerseits ein Mit­ nahmedrehmoment, welches dazu neigt, die Rotation des inne­ ren Rings 21 bezüglich dem Steuerkäfig 3 zu verlangsamen.

Die bei dem Reibungskontaktabschnitt 29 erzeugte Drehbeauf­ schlagung P2 wird auf einen Wert eingestellt, der größer als die an den Steuerkäfig 3 angelegte Drehbeaufschlagung P1, d. h. die Kraft der Schaltfeder 7 ist. Wenn sich somit der Steuerkäfig 3 und der innere Ring 21 mit der in Ein­ griff befindlichen Einweg-Kupplung 8 zusammen zu drehen be­ ginnen, übersteigt die bei dem Reibungskontaktabschnitt 29 erzeugte Drehbeaufschlagung die Vorspannkraft der Schaltfe­ der 7 und kehrt die Phasenbeziehung des Steuerkäfigs 3 be­ züglich des Festkäfigs 4 um.

In diesem Ausführungsbeispiel ist, wie in Fig. 1 gezeigt, ein elastisches Element 36 (Scheibenfeder) zwischen einer Endwand 1a des Abtriebselements 1 und einer Endwand 2a' des Antriebselemenst 2 montiert.

Das elastische Element 36 ist zwischen dem Abtriebselement 1 und dem Antriebselement 2 in einem komprimierten Zustand montiert, so daß sie voneinander weg vorgespannt werden, damit sie sich zusammen drehen.

Der durch das elastische Element 36 erzeugte Reibungswider­ stand P3 wird so eingestellt, daß er größer ist als die Drehbeaufschlagung P1, welche an den Steuerkäfig 3 durch die Schaltfeder 7 angelegt wird (P3 < P1).

Beim Montieren der Rotationsübertragungsvorrichtung A die­ ses Ausführungsbeispiels an den Antriebsübertragungsstrang des in Fig. 19 gezeigten Fahrzeugs wird ihr Antriebselement 2 an die vordere Antriebswelle B gekoppelt, welche von dem Verteilergetriebe C abgezweigt ist, während das Abtriebs­ element 1 an das vordere Differential D gekoppelt ist. In diesem Fall ist die Vorrichtung A so montiert, daß sich, während sich das Fahrzeug vorwärts bewegt, das Antriebs­ element 2 in einer solchen Richtung dreht, daß die Einweg- Kupplung 8 gelöst wird (Richtung von Pfeil B in Fig. 7), und es sich, während das Fahrzeug zurückgesetzt wird, in einer solchen Richtung dreht, daß die Einweg-Kupplung 8 in Eingriff ist (Richtung von Pfeil A in Fig. 7).

Wenn sich das Fahrzeug in diesem Zustand vorwärts zu bewe­ gen beginnt, beginnt sich das Antriebselement 2, angetrie­ ben durch die Vorderrad-Antriebswelle B, zu drehen. Der mit dem Antriebselement 2 einstückige Festkäfig 4 dreht sich zusammen mit dem Antriebselement 2. Der Steuerkäfig 3 dreht sich ebenfalls mit, und zwar vorgespannt durch die Schalt­ feder 7. Der innere Ring 21 der Bremseinrichtung 9 sowie das Widerstandsgehäuse 27 und die Feder 31 werden dagegen stationär gehalten, weil die Einweg-Kupplung 8 nicht in Eingriff ist.

Wenn im Gegensatz dazu das Fahrzeug beginnt, im Vierrad-An­ triebsmodus rückwärts zu fahren (wobei nämlich die drehende Kraft von dem Antriebselement eingegeben wird), beginnen sich das Antriebselement 2 und der Festkäfig 4 zusammen zu drehen, und der Steuerkäfig 3 dreht sich ebenfalls mit dem Festkäfig 4 unter Vorspannung durch die Schaltfeder 7. In dem Augenblick, in dem sich der Steuerkäfig 3 in dieser Richtung zu drehen beginnt, sperrt die Einweg-Kupplung 8, so daß sich der innere Ring 21 zusammen mit dem Steuerkäfig 3 zu drehen beginnt.

Da die bei dem Reibungskontaktabschnitt 29 erzeugte Drehbe­ aufschlagung P2 größer ist als die durch die Schaltfeder 7 erzeugte Drehbeaufschlagung P1, eilt der Steuerkäfig 3 be­ züglich des Festkäfigs 4 aufgrund des Widerstands der Bremseinrichtung 9 hinterher. Die Klemmkörper 5 werden so­ mit in der der obigen entgegengesetzten Richtung geneigt, bis sie bereit sind, mit den zylindrischen Oberflächen 10, 11 wieder in Eingriff zu kommen. Daraufhin dreht sich der Steuerkäfig 3 weiter, wobei die Klemmkörper 5 in der Ein­ griffsbereitschaftsposition gehalten werden.

Während das Fahrzeug in dem Zweirad-Antriebsmodus zurückge­ setzt wird (wobei nämlich die drehende Kraft von dem Ab­ triebselement 1 eingegeben wird), werden das Antriebsele­ ment 2 und der Festkäfig 4 zusammen mit dem Abtriebselement 1 gedreht aufgrund des durch die Vorspannkraft des elasti­ schen Elements 36 erzeugten Reibungswiderstands. In der Zwischenzeit wird das Reibungsmoment von der Bremseinrich­ tung 9 an den Steuerkäfig 3 angelegt, wodurch seine Bewe­ gung eingeschränkt wird. Es wird auch der durch die Vor­ spannkraft des elastischen Elements 36 erzeugte Reibungswi­ derstand so eingestellt, daß er größer als die Vorspann­ kraft der Schaltfeder 7 ist.

Wenn somit ein Drehmoment von dem Abtriebselement 1 an das Antriebselement 2 durch die Klemmkörper 5 angelegt wird, beginnen sich das Antriebselement 2 und der Festkäfig 4 durch den Widerstand, welcher durch die Reibungskraft des Elements 36 erzeugt wird, zu drehen, wodurch die Käfigteile 3 und 4 relativ zueinander bewegt werden, bis die Klemmkör­ per 5 in die Eingriffsbereitschaftsstellung für Rückwärts­ fahrt geneigt werden. Sobald die Klemmkörper 5 in diese Position geneigt sind, überholt das Abtriebselement 1 das Antriebselement 2 selbst wenn sich das Abtriebselement 1 weiterhin in der gleichen Richtung dreht, wodurch die Klemmkörper 5 in der Eingriffsbereitschaftsposition gehal­ ten werden. Es kommt nämlich bei den Klemmkörpern 5 niemals zu einem wiederholten Eingriff und Lösen des Eingriffs, und somit gibt es keinen unerwünschten Lärm.

Ebenfalls aufgrund des zwischen dem Abtriebselement 1 und dem Antriebselement 2 durch das elastische Element 36 er­ zeugten Reibungsmoments wird das Antriebselement 2 zusammen mit dem Abtriebselement 1 gedreht, während sich das Fahr­ zeug in dem Zweirad-Antriebsmodus mit blockierten Vorder­ radnaben vorwärts bewegt. Mit anderen Worten, es drehen sich beide Elemente in diesem Zustand mit der gleichen Dreh­ zahl, so daß es weniger wahrscheinlich ist, daß die Klemm­ körper 5 an dem Abtriebselement 1 und dem Antriebselement 2 rutschen. Dies vermindert den Abrieb der Klemmkörper 5.

Durch das Vorhandensein des elastischen Elements 36 wirken axiale Federkräfte auf das Abtriebselement 1 und das An­ triebselement 2 in einer solchen Weise, daß sie axiale Vor­ belastungen auf die Lager 37 und 38 ausüben, welche den Steuerkäfig 3 stützen. Derartige Vorbelastungen dienen da­ zu, radiale Spalte in den Lagern 37, 38 zu eliminieren. Dies verbessert die Auswuchtung der Rotation der Lager, was wiederum zu verringerten Vibrationen führt.

Fig. 8 bis 10 zeigen das zweite Ausführungsbeispiel. Das zweite Ausführungsbeispiel ist in seiner Struktur im we­ sentlichen das gleiche wie das erste Ausführungsbeispiel.

Der einzige Unterschied ist die Form der Schaltfeder als der ersten Vorspanneinrichtung.

Wie in Fig. 9 und 10 gezeigt, trägt die Schaltfeder 7 die­ ses Ausführungsbeispiels an beiden Seiten ein Paar diame­ tral gegenüberliegender Gewichte 41 und 42. Es wirkt eine Zentrifugalkraft auf die Gewichte 41 und 42, während sich die Schaltfeder 7 zusammen mit den Käfigteilen 3 und 4 (und somit dem Antriebselement 2) dreht, wodurch die Schaltfeder 7 gespreizt und ihre Federkraft erhöht wird.

In diesem Zustand ist die durch die Schaltfeder 7 auf die Käfigteile 3 und 4 ausgeübte Federkraft gleich der Summe aus der inhärenten Vorspannungskraft der Schaltfeder und der zusätzlichen durch die Zentrifugalkraft erzeugten Kraft, welche auf die Gewichte 41, 42 wirkt. Somit kann die auf den Steuerkäfig 3 wirkende Drehbeaufschlagung P1, wel­ che gleich der oben erwähnten Federkraft ist, kleiner ge­ halten werden als die Drehbeaufschlagung P2 der Bremsein­ richtung 9 und größer als die Reibungskraft M gehalten wer­ den, welche zwischen den Klemmkörpern 5 und dem Abtriebs­ element 1 einwirkt (M < P1 < P2), während das Fahrzeug mit langsamer Geschwindigkeit zurückgesetzt wird, wobei die Klemmkörper 5 wie in Fig. 6 gezeigt geneigt sind.

Die Gewichte 41 und 42 müssen schwer genug sein, daß die Drehbeaufschlagung P1 durch die Schaltfeder 7 die Drehbe­ aufschlagung P2 der Bremseinrichtung 9 übersteigt (P1 < P2), wenn die Rotationsdrehzahl der Schaltfeder 7 auf einen ausreichend hohen Wert angestiegen ist.

Während das in Fig. 19 gezeigte Fahrzeug sich vorwärts be­ wegt, wobei die Rotationsübertragungsvorrichtung A dieses Ausführungsbeispiels an seinen Antriebsübertragungsstrang montiert ist, wird die Einweg-Kupplung 8 ausgekoppelt ge­ halten, so daß nur die Drehbeaufschlagung der Schaltfeder 7 auf den Steuerkäfig 3 zum Ändern der Phase der Klemmkörper 5 einwirkt. Während das Fahrzeug zurückgesetzt wird, wirkt das bei dem Reibungskontaktabschnitt 29 erzeugte Reibungs­ moment auf den Steuerkäfig 3 ein, wodurch die Vorspannkraft der Schaltfeder 7 überwunden wird. Wenn sich nämlich der Wagen, wie in Fig. 11 gezeigt, vorwärts bewegt, nimmt die Spannkraft der Schaltfeder 7 graduell mit der Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Rotationsdrehzahl des An­ triebselements 2 zu, und zwar aufgrund der zunehmenden Zen­ trifugalkraft, die auf die Gewichte 41, 42 wirkt. Somit wird die Drehbeaufschlagung der Schaltfeder 7 immer größer gehalten als die Reibungskraft M zwischen den Klemmkörpern 5 und dem Abtriebselement 1, die auch mit der Zunahme der Umdrehungsdrehzahl des Antriebselements zunimmt. Somit wird verhindert, daß die Klemmkörper 5 in die falsche Richtung geneigt werden.

Die Spannkraft P1 der Schaltfeder 7, welche unter der Ein­ wirkung der Zentrifugalkraft zunimmt, verbleibt auf einem niedrigen Wert, während das Fahrzeug im Stillstand ist oder mit niedriger Geschwindigkeit zurückgesetzt wird. Somit kann das bei dem Reibungskontaktabschnitt 29 erzeugte Rei­ bungsmoment P2, welche auf einen größeren Wert als die Drehbeaufschlagung P1 eingestellt werden muß, auf einen niedrigen Wert eingestellt werden. Dies ermöglicht es, die Federkraft der Scheibenfeder 31 zu verringern und somit die Erzeugung von Wärme und Abrieb bei dem Reibungskontaktab­ schnitt zu verringern.

In dem obigen Ausführungsbeispiel werden die Gewichte 41 und 42 mit der Schaltfeder 7 einstückig vorgesehen. Doch können sie getrennte Körper sein, unter der Voraussetzung, daß die Schaltfeder durch die Zentrifugalkraft, welche auf die Gewichte wirkt, auseinandergespreizt wird.

Fig. 12 und 13 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel, in welcher die Schaltfeder zwei halbkreisförmige Gewichte 50, 51 aufweist. Ein Ende des einen Gewichts ist schwenkbar an ein Ende des anderen Gewichts mit Hilfe eines Zapfens 52 gekoppelt. Klauen 53 und 54 sind an den anderen Enden der jeweiligen Gewichte 50, 51 vorgesehen. Eine Schraubenfeder 55 ist an den Zapfen 52 montiert, wobei ihre beiden Enden mit den Gewichten 50, 51 in Eingriff gehalten werden, um sie in einer solchen Richtung vorzuspannen, daß sie aufge­ spreizt sind. In dieser Anordnung nimmt die Vorspannkraft der Schaltfeder 7 zu, weil die Vorspannkraft der Schaltfe­ der gleich der Summe ihrer Federkraft und der mit der Dreh­ zahl der Schaltfeder 7 zunehmenden Zentrifugalkraft auf die Gewichte 50, 51 ist.

In jedem der obigen Ausführungsbeispiele sind die Klemmkör­ per nicht auf den oben offenbarten Typ begrenzt, d. h. den Typ, der zum Eingriff kommen kann, wenn er in einer der beiden Richtungen geneigt ist, sondern können auch von dem Typ sein, der nur dann zum Eingriff kommen kann, wenn er in einer Richtung geneigt ist. In diesem Fall müssen die be­ nachbarten Klemmkörper symmetrisch angeordnet, d. h. zuein­ ander entgegengesetzt ausgerichtet werden.

Die Klemmkörper können auch Walzen sein. In diesem Fall müssen eingreifende Oberflächen an den gegenüberliegenden Oberflächen des Abtriebselements und des Antriebselements vorgesehen sein.

Claims (2)

1. Rotationsübertragungsvorrichtung mit Freilaufeigen­ schaft in beiden Drehrichtungen, mit einem Antriebselement (2) und einem Abtriebselement (1), die koaxial und gegen­ einander drehbar gelagert sind,
einem zwischen Antriebselement (2) und Abtriebselement (1) angeordneten Käfig (3, 4) mit darin angeordneten Klemmkör­ pern (5), mit denen das Antriebselement (2) bei Drehung in der einen oder der anderen Drehrichtung antriebsübertragend mit dem Abtriebselement (1) koppelbar ist, wobei der Käfig (3, 4) mit dem Antriebselement (2) mit Spiel in Drehrich­ tung gekoppelt ist,
einer Vorspanneinrichtung (7), die den Käfig (3, 4) in der einen Drehrichtung so vorspannt, daß die Klemmkörper (5) in der Eingriffsbereitschaftsstellung sind,
einer auf den Käfig (3, 4) wirkende Bremseinrichtung (9) zum Ausüben eines Drehwiderstandes, der größer als die Vor­ spannkraft der Vorspanneinrichtung (7) ist,
und einer mit der Bremseinrichtung (9) gekoppelten Einweg­ kupplung (8), die bewirkt, daß die Bremseinrichtung (9) nur, wenn sich der Käfig (3, 4) in der einen Drehrichtung dreht, wirksam ist,
gekennzeichnet durch
ein elastisches Element (36), das zwischen Abtriebselement (1) und Antriebselement (2) eingesetzt ist und zwischen diesen einen Reibungswiderstand ausübt, der größer ist als die von der Vorspanneinrichtung (7) ausgeübte Vorspann­ kraft.

2. Rotationsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorspanneinrichtung (7) mit dem Antriebselement (2) rotiert und
daß mit der Vorspanneinrichtung (7) mindestens ein Flieh­ kraftgewicht (41, 42) derart verbunden ist, daß seine Fliehkraft bei Rotation der Vorspanneinrichtung (7) deren Vorspannkraft erhöht.