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DE3039867C2 - Automatische Kupplung - Google Patents

Automatische Kupplung

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Publication number
DE3039867C2
DE3039867C2 DE3039867A DE3039867A DE3039867C2 DE 3039867 C2 DE3039867 C2 DE 3039867C2 DE 3039867 A DE3039867 A DE 3039867A DE 3039867 A DE3039867 A DE 3039867A DE 3039867 C2 DE3039867 C2 DE 3039867C2
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DE
Germany
Prior art keywords
coupling device
ring element
drive gear
control surface
drive
Prior art date
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Expired
Application number
DE3039867A
Other languages
English (en)
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DE3039867A1 (de
Inventor
Harry A. Boulder Col. Petrak
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of DE3039867A1 publication Critical patent/DE3039867A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3039867C2 publication Critical patent/DE3039867C2/de
Expired legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/34Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
    • B60K17/348Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having differential means for driving one set of wheels, e.g. the front, at one speed and the other set, e.g. the rear, at a different speed
    • B60K17/35Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having differential means for driving one set of wheels, e.g. the front, at one speed and the other set, e.g. the rear, at a different speed including arrangements for suppressing or influencing the power transfer, e.g. viscous clutches
    • B60K17/3515Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having differential means for driving one set of wheels, e.g. the front, at one speed and the other set, e.g. the rear, at a different speed including arrangements for suppressing or influencing the power transfer, e.g. viscous clutches with a clutch adjacent to traction wheel, e.g. automatic wheel hub
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D43/00Automatic clutches
    • F16D43/02Automatic clutches actuated entirely mechanically
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D43/00Automatic clutches
    • F16D43/02Automatic clutches actuated entirely mechanically
    • F16D43/20Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure
    • F16D43/202Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure of the ratchet type
    • F16D43/204Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure of the ratchet type with intermediate balls or rollers
    • F16D43/206Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure of the ratchet type with intermediate balls or rollers moving axially between engagement and disengagement
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Mechanical Operated Clutches (AREA)
  • One-Way And Automatic Clutches, And Combinations Of Different Clutches (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art
Bei einer aus der GB-OS 20 12 379 bekannten Kupplungsvorrichtung dieser Art sind die beiden konzentrischen Ringelemente relativ zueinander um die Mittelachse der Antriebsachse verdrehbar. Das innere Ringelement ist über die zylindrische Fläche der mit dem Achsgehäuse verschraubten Mutter umfassende Kupplungsfeder über einen ständig wirksamen Reibschluß mit dem Achsgehäuse verbunden. Dieser Reibschluß (Schleppkraft) ist funktionsnotwendig, da bei einer durch die Antriebsachse bewirkten Verdrehung des Antriebszahnrades die Fortsätze des Antriebszahnrades auf die schrägen Steuerflächen auflaufen müssen, um das Antriebszahnrad axial zu verschieben. Für ein für ein vierradgetriebenes Fahrzeug brauchbares Ansprechverhalten der Kupplungsvorrichtung ist eine verhältnismäßig große Schleppkraft nötig, die sich zwar bei ausgerückter Kupplungsvorrichtung nicht nachteilig auswirkt, jedoch dann bei eingerückter Kupplungsvorrichtung einen permanenten Leistungsverlust und die Gefahr einer allmählichen Überhitzung bedeutet. Dabei ist es schwierig, die erzeugte Wärme aus dem Innenbereich der "Kupplungsvorrichtung abzuführen und auch den Wert der Schleppkraft temperaturunabhängig auf einem konstanten Wert zu halten. Nachteilig ist ferner, daß die Kupplungsvorrichtung in kaltem Zustand weich und verzögert einrückt, während sie in betriebswarmem oder überhitztem Zustand ruckartig einrückt, weil dann der Reibschluß zwischen der Feder und der Zylinderfläche stärker ist. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß das
Ausrücken des Antriebszahnrades aus der Verzahnung der Radnabe nicht zwangsgesteuert sondern durch die Wirkung der das Antriebszahnrad belastenden Feder gesteuert ist, was dazu führen kann, daß, trotz des Bemühens des Fahrers die Kupplungsvorrichtung auszurücken, bei erschwerten Fahr- oder Geländebedingungen die Kupplungsvorrichtung erst ausrückt, wenn zwischen den kämmenden Zähnen des Antriebszahnrades und der Verzahnung der Radnabe der Anpreßdruck abgebaut wurde, wofür der Fahrer unter Umständen mehrmals die Fahrtrichtung umkehren muß. Auch besteht die Gefahr, daß an einer Achse eine Kupplungsvorrichtung ausgerückt wird, während die andere noch eingerückt bleibt, da die beiden Ringelemente durch ein drittes Glied und nur reibschlüssig miteinander verbunden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der in eingerücktem Zustand keine unnötigen Leistungsverluste und keine unerwünschte Erwärmung in. der Betätigungseinrichtung auftreten und die sich durch ein gleichbleibendes Ansprechverralten auszeichnet
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 enthaltenen Merkmalen gelöst
Dank der direkten Verbindung der beiden Ringelemente und dank der Möglichkeit, das eine Ringelement drehfest mit dem Achsgehäuse zu kuppeln, besteht zwischen den Ringelementen und dem stationären Achsgehäuse dann keinerlei Drehverbindung, wenn die Kupplungsvorrichtung eingerückt ist Dies hat den Vorteil, daß bei eingerückter Kupplungsvorrichtung weder ein Verlust von der durch die Kupplungsvorrichtung übertragenen Leistung noch eine unerwünschte Erwärmung in Kauf zu nehmen sind. Das Einrücken vollzieht sich unter gleichbleibenden Bedingungen, weil für den Einrückvorgang keine temperaturabhängig veränderlichen Reibungsverhältnisse entscheidend sind, sondern eine formschlüssrfe Kupplung zwischen dem einen Ringelement und dem stationären Achsgehäuse. Da das Ausrükken über die Steuerflächen zwangsgesteuert bewerkstelligt wird, kann der Fahrer sicher sein, daß die Kupplungsvorrichtung ausrückt, wenn er die Antriebsachse stillsetzt und die Radnabe in der üblichen Weise in der Gegenrichtung geringfügig verdreht hat Ein synchrones und zwangsweises Ausrücken beider Kupplungsvorrichtungen einer Achse ist zuverlässig erreichbar, weil die beiden Kupplungsvorrichtungen formschlüssig mit dem stationären Teil ä*.r Achse zusammenarbeiten.
Zweckmäßige Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Nachstehend wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen Querschnitt einer Kupplungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb, im eingerückten Zustand,
F i g. 2 einen Querschnitt der Kupplungsvorrichtung im ausgerückten Zustand,
F i g. 3 die Kupplungsvorrichtung der F i g. 1 und 2 in Explosionsdarstellung,
F i g. 4 einen Achsschnitt in der Ebene 4-4 in Fig. 1.
F i g. 5A bis 5E Detailansichten zur Verdeutlichung der Bewegung zwischen ineinandergreifenden Elementen der Kupplungsvorrichtung, und
F i g. 6A und 6B Detailansichten bei einer teiiweisen Abänderung.
Eine automatische Kupplungsvorrichtung gemäß den Fig. ist in einem Fahrzeug mit Vierradantrieb zwischen jeweils einer Antriebsachse A und ihren beiden Radnaben H vorgesehen. Die Antriebsachse A (F i g. 1 und 2) trägt axiale Keilzähne 10 und eine Ringnut 11 vor einem äußeren Ende IZ Eine Hohlwelle 5 umgibt die Antriebsachse A mit einem Abstand und trägt außen ein Gewinde für zwei Muttern 14 und 15 und eine Unterlagsscheibe 16. Die Unterlagsscheibe 16 greift mit einer Keilverbindung in eine Keilnut 14. Zwischen der Mutter 15 und einem Radlager B ist eine Distanzunterlagsscheibe 17 eingefügt Die Radnabe //ist relativ zur Welle Sund der Achse A mittels des Radlagers B drehbewegJich. Ein Abdeckflansch Cist an der Radnabe //mit Schrauben D befestigt
Eine auf diese Weise gebildete Camlock-Anordnung
20 weist ein inneres Ringelement 21 und ein äußeres konzentrisches Ringelement 22 mit radial fluchtenden Schlitzen 23 und 24 für fortsatzartige Nach'aufelemente 26 auf, die von einem Antriebszahnrad 28 nach außen vorstehen. Das Antriebszahnrad 28 ist durch eine Drehbewegung der Antriebsachse A und «ne Bewegung der Nachlaufelemente 26 axial verschiebbar. Die axiale Bewegung des Antriebszahnrades 28 in Richtung zum äußeren Ende der Achse A führt zum Eingriff mit einem äußeren konzentrischen Zahnkranz 30, der mit dem Abdeckflai.äch C zusammenarbeitet um die Antriebsachse A über das Antriebszahnrad 28 und die Radnabe H zu drehen und das nicht gezeigte Fahrzeugrad anzutreiben.
Steht die Antriebsachse A still, so rückt die Camlock-Anordnung 20 das Antriebszahnrad 28 aus dem Zahnkranz 30 aus (F i g. 2).
Das Ringelement 21 hat radial nach innen weisende Fortsätze 34. Das Ringelement 22 hat einen radial nach außen weisenden Flansch 35 und arbeitet mit einem Sperrteil 38 und einem Drucklager 42 zusammen.
Der Sperrteil 38 hat axiale und radial nach innen vorstehende Ansätze 36, die in Zähne 34 des Ringelements
21 eingreifen, um die Camlock-Anordnung 20 in ausgerücktem Zustand gegen Verdrehen zu sichern. In Umfangsrichtung am Sperrteil 38 verteilte Federnasen 39 ragen nur wenig in tiefere Einkerbungen 16' der Unterlagsscheibe 16. Ein innen vorspringender Keil 40' der Unterlagsscheibe 16 greift in eine Keilnut 40 in der Hohlwelle 5. Mehrere nach innen vorspringende Nasen 41 des Sperrteils 38 liegen außen an der Mutter 14 an, um den Sperrteil 38 zu zentrieren.
Das Drucklager 42, vorzugsweise ein öi-graphitgetränktes Bronzelager, ist auf der Außenfläche des Sperrteils 38 angeordnet, und hat innen Ansätze 43, die mit Schlitzen 41' des Sperrteils 38 zusammenwirken. Die Außenfläche des Dnicklagers 42 bildet eine Lauffläche für den Flansch 35 des Ringelementes 22.
Eine Kappe 44 umgibt den Sperrteil 38, das Drucklager 4Ü und den Flansch 35, um deren konzentrische Zuordnung zur Mutter 14 und zur Antriebsachse A zu sichern. Die Kappe 44 trägt eine Vielzahl von Nasen 44', die nach innen entgegen der Unterseite des Sperrteils 38 gebogen sind. Das Ringelement 22 ist frei drehbeweglich, während das Orucklager 42 und der Sperrteil 38 ortsfest sind
Das Antriebszahnrad 28 ist höhlzylindrisch und relativ dickwandig und trägt innen eine Keilrerzahnung 50, die mit den Keilzähnen 10 zusammenarbeitet. Auch außen ist eine Keilverzahnung 52 auf dem Antriebszahnrad 28 angebracht, die mit einer Innenverzahnung 54 den Zahnkranz 30 kämmen kann.
Jedes Nachlaufelement 26 besteht aus einem Bolzen 56 der mit einer gerippten Spitze in radialer Richtung in
eine öffnung im Antriebszahnrad 38 eingepreßt ist. Am Bolzen 56 ist eine Rolle 57 gelagert, die in die Schlitze 23 und 24 der Camlock-Anordnung 20 eingreift.
Oer Zahnkranz 30 überträgt auf die Radnabe H die Drehkraft der Achse A, sobald das Antriebszahnrad 28 in Eingriff mit dem Zahnkranz 30 steht, der eine äußere Keilverzahnung 60 trägt, die in eine innere Keilverzahnung 61 des Abdeckflansches C eingreift. Die Keilverzahnung 54, die wahlweise in Eingriff mit dem Antriebszahnrad 28 bringbar ist, verläuft längs einer stufenförmig abgesetzten Innenwand 62,64 des Zahnkranzes 30, die auch einen Sitz für ein Ende einer zwischen dem Abdeckflansch Cund der Stufe 64 liegenden Spiralfeder 66 bildet, die den Zahnkranz 30 nach innen drückt, bis die Keilverzahnung 60 gegen eine Schulter 68 am Ende der Keilverzahnung 61 des Abdeckflansches Canliegt.
Eine weitere Druckfeder 70 drückt gegen das Antriebszahnrad 23 und stützt sich in einem Rücklauf-Hansen 72 am äußeren Ende eines Federhalters 73 ab, der die Verlängerung der Achse A bildet Das innere Ende des Federhalters 73 trägt einen radial nach innen gebogenen Flansch 75, der in die Ringnut 11 eingreift. Die Druckfedern 66 und 70 halten zwischen dem Zahnkranz 30 und dem Antriebszahnrad 28 einen Zwischenraum aufrecht und vermeiden ein Klappern. Diesen Zweck können auch andere Einrichtungen erfüllen, wie Magnete, da die Druckfedern zum Ein- oder Ausrücken nicht gebraucht werden.
Gemäß F i g. 3 enthält das innere Ringelement 21 in regelmäßigen Winkelabständen von 120° drei V-förmige Schlitze 23. Ferner sind zwischen den Schlitzen 23 nach unten weisende offene Schlitze 81 und nach oben weisende und radial nach außen gebogene Nasen 82 angeformt Die nach innen weisenden Fortsätze 34 des Ringelementes 21 arbeiten mit den nach außen gebogenen Ansätzen 36 des Sperrteils 38 zusammen.
Oas Rin^elenient 22 enthält in regelmäßigen LJinfangsabständen von 120° V-förmige Schlitze 24. Zwischen den Schlitzen 24 sind im Ringelement 22 nahe dem Flansch 35 öffnungen 86 und in die andere axiale Richtung weisende offene Schlitze 87 vorgesehen. Liegt das innere Ringelement 21 im äußeren Ringelement 22, so sind die Nasen 82 auf die Schlitze 87 ausgerichtet um zunächst das innere Ringelement 21 im äußeren Ringelement 22 festzulegen. Die Schlitze 81 fluchten mit den öffnungen 86, um einen Verbindungsstift aufzunehmen, der eine begrenzte Bewegung des inneren Ringelementes zuläßt
Jeder Schlitz 23 besitzt eine in Umfangsrichtung verlaufende Steuerfläche 90 und in je einem Winkel von etwa 45° divergie.ende Steuerflächen 91, die in einem Winkel von etwa 20° zur Umfangsrichtung geneigt verlaufende Steuerflächen 92 an Kuppen 93 treffen. Eine wiederum in Umfangsrichtung verlaufende Steuerfläche 94 liegt der Steuerfläche 90 axial gegenüber. Sie ist aber beträchtlich kürzer als die Steuerfläche 90. Obere geneigte Steuerflächen 95 divergieren von der Steuerfläche 94 weg und schneiden nach unten geneigte Steuerflächen 96 in Mulden 97. Zwischen den Steuerflächen 96 und den Steuerflächen 92 liegt ein Abstand vor.
Je eine axial verlaufende Steuerfläche 98 verbindet die geneijjten Steuerflächen 92 und 96
Die Steuerflächen jedes Schlitzes 24 im Ringelement 22 entsprechen im wesentlichen denen des Schlitzes 23 des Ringelements 21. Sie tragen die gleichen Bezugszeichen, sind zur Unterscheidung aber mit einem Apostroph versehen. Die Steuerflächen 96' und 92! verlaufen jedoch von ihren Schnittstellen mit den geneigten
Steuerflächen 91' und 95' in Umfangsrichtung.
Gemäß F i g. 5A wirkt kein Drehmoment. Deshalb befindet sich das Nachlaufelement 26 in den Schlitzen 23 und 24 zwischen den Steuerflächen 90, 90' und 94, 94'. Sobald ein Drehmoment wirkt, wird das Antriebszahnrad 28 gedreht bis sich das Nachlaufelement 26 längs einer der geneigten Steuerflächen 9Γ des Ringelementes 22 über die Steuerfläche 92' verschiebt und gleichzeitig die Steuerfläche % des inneren Ringelements 21 wegdrückt, wodurch bewirkt wird, daß das innere Ringelement 21 vom Sperrteil 38 abgehoben wird (F i g. SB und 5C). Dabei wird das Antriebszahnrad 28 in einen Eingriff mit dem Zahnkranz 20 geschoben. In F i g. 5C ist das Nachlaufelement 26 zu einem Ende der Schlitze 23,24 bewegt worden, wobei das innere Ringelement 21 vollständig vom Sperrteil 38 gelöst ist. Solange dann auf die Antriebsachse A ein Drehmoment einwirkt, bleibt das Nachlaufelement 26 in dieser Stellung, und zwar bis sich die Drehrichtung der Antriebsachse A umkehrt.
Dann wird das Antriebszahnrad 28 wieder vom Zahnkranz 30 gelöst.
In F i g. 5D ist der Beginn der Rücklaufbewegung des Nachlaufelements 26 gezeigt wobei das Antriebszahnrad 28 vom Zahnkranz 30 abgerückt und das Ringele- ment 21 wieder in Eingriff mit dem Sperrteil 38 kommt. In F i g. 5E ist die Relativlage der Schlitze 23 und 24 und des Nachlaufelementes 26 beim Rückführen der Steuerflächen V5 und 96 in die Ausgangslagen gezeigt wobei die Steuerflächen 96 und 92 geringfügig versetzt unter halb der Steuerflächen 96' und 92' liegen. Das Ausrük- ken erfolgt dadurch, daß das innere Ringelement 21 wieder in Eingriff mit den Fortsätzen 39 des Sperrteils 38 tritt wodurch das Antriebszahnrad 28 vom Zahnkranz 30 abrückt und in seine Ausgangsstellung zuriick- kehrt (F i g. 2). Sobald das Nachlaufelement 26 das Antriebszahnrad 28 vom Zahnkranz 30 abrückt indem es ei£h Antjanff c!sr Steuerfläche 95' des Ringeleisen» 22 bewegt wird die Camlock-Anordnung 20 an einer Bewegung nach außen dadurch gehindert daß die Fläche 45 der Kappe 44 an der Fläche 46 des Abdeckflansches C anliegt Für einen Zweiradantrieb ist es nur erforderlich, die Antriebsachse A geringfügig in Gegenrichtung zu verdrehen, bis das Antriebszahnrad 28 vom Zahnkranz 30 freigekommen ist. Die Federn 66 und 70 unter- stützen die Bewegung des Nachlaufelements 26 in seine Stellung zwischen den Steuerflächen 90' und 94', weil sie das Nachlaufelement 26 von der Steuerfläche 95' weg gegen die untere Steuerfläche 91' drücken, bis das Nachlaufelement 26 wieder auf der Steuerfläche 90' sitzt
Die Differenz der Breite der Fortsätze 34 des Ringelementes 21 und den Zwischenräumen zwischen den Nasen 36 des Sperrteils 38 ist beabsichtigt um ein Spiel zu erreichen, das größer als die Drehung bei der RQck drehung der Ringelemente 21 und 22 ist so daß das Nachlaufelement 26 zur Anlage an die Steuerfläche 90' kommt nachdem die Verzahnungen zwischen dem Zahnkranz 30 und dem Antriebszahnrad 28 getrennt sind und die Achse A nicht in der Gegenrichtung ge dreht wird.
Sobald das Nachlaufelement 26 auf die Steuerfläche 95' trifft bringen die zwischen die Nasen 36 eingreifenden Fortsätze 34 eine Kraft auf, die in Fig.5D nach links wirkt Sobald der Zahnkranz 30 und das Antriebs zahnrad 28 getrennt sind, nähert sich das Nachlaufele ment 26 dem inneren Ende der Steuerfläche 95'. Im Moment des Ausrückens drückt die Feder 70 das Antriebszahnrad 28 und die Nachlaufelemente 26 nach in-
nen, wobei die Nachlaufelemente 26 von der Steuerfläche 95' in die Nähe der Steuerfläche 90' zwischen den Steuerflächen 9Γ fallen. Aufgrund des erläuterten Spiels zwischen den Fortsätzen 34 und den Nasen 36 drehen sich die Ringelemente 21 und 22 nach rechts, bis das Nachlaufelement 26 auf die Steuerfläche 90' fällt, ohne daß sich dabei das Antriebszahnrad 28 und die Achse A zu drciien brauchen.
Bei Zweiradantrieb liegt das Nachlaufelement 26 normalerweise auf der unteren Steuerfläche 90'. Wenn das Fahrzeug mit einem Zweiradantrieb betrieben wird, sind die Ringelemente 21 und 22 miteinander verkeilt, wie dies im Zusammenhang mit dem inneren Ringelement 21 erläutert worden ist, wobei eine begrenzte Axialrelativbewegung ohne Relativdrehung möglich ist. Solange das innere Ringelement 21 mit dem Sperrteil 38 in Eingriff isi, kann sich kein Ringelement drehen. Wenn das Fahrzeug auf einen Vierradantrieb umgeschaltet wird, um von der Brennkraftmaschine auch ein Drehmoment ajf die Antriebsachse A zu übertragen, dreht sich das Antriebszahnrad 28 mit der Antriebsachse A. Durch die:;e Drehbewegung werden die Nachlaufelemente 26 entlang den geneigten Steuerflächen der Schlitze 23, 24 verlagert, bis das Antriebszahnrad 28 in Eingriff mi t dem Zahnkranz 30 ist Sollten die Zähne des Antriebszahnrades 28 nicht sofort in die Keilverzahnung des Zahnkranzes 30 eingreifen können, so gibt der Zahnkranz 30 gegen die Rückholfeder 66 nach und springt dann in den Eingriff mit dem Antriebszahnrad 28 zurück, sobald die Zähne auf die Lücken ausgerichtet sind, üurch die weitere Drehbewegung wird dann das Ringelement 21 aus dem Eingriff mit dem Sperrteil 38 gedrückt, bis die Ringelemente 21 und 22 mit dem Antriebszahnrad 28 frei drehbar sind, wobei das Antriebszahnrad die Drehbewegung der Antriebsachse A über den Zahnkranz 30 und den Abdeckflansch C auf die Radnabe H und das Rad überträgt. Dabei drückt die Feder 70 gegen das Ende des Federhalters 73 und übt eine Kraft auf das Antriebszahnrad 28 aus. Bei zusammengedrückter Feder 70 umgeben ihre Windungen den Federhalteranfangsabschnitt, um dessen Durchmesservergrößerung zu begrenzen, damit der Flansch 75 auch dann in der Nut 11 der Achse A bleibt, wenn Druck auf die Innenfläche des Federhalters 73 wirkt. Sobald das Antriebszahnrad 28 seine äußerste axiale Stellung erreicht, hat seine äußere Fläche 51 einen Abstand vom Flansch 75 und der Nut 11. Das Antriebszahnrad 28 verhindert dann, daß die Antriebsachse A nach innen gezogen wird, wenn sich beim Fahren mit Vierradantrieb die Räder drehen.
Zum Ausrücken der Kupplungsvorrichtung wird der Schalthebel im Hauptvorgelege auf Zweiradantrieb umgelegt, um die Kraftübertragung zur Achse A zu unterbrechen. Dann wird das Fahrzeug in umgekehrter Fahrtrichtung bewegt bis die Radnabe //den Abdeckflansch C und den Zahnkranz 30 in Gegenrichtung bewegt Dadurch wird der Zahnkranz 30 treibend, um die Bewegungsrichtung des Antriebszahnrades 28 mit den Nachlaufelemente 26 umzukehren. Beim Ausrücken ist der Eingriff zwischen der Verzahnung in axialer Riehtung schmal. Die Nachlaufelemente 26 können das Antriebszahnrad 28 vom Zahnkranz 30 lösen. Dabei hilft die Feder 70 am Antriebszahnrad 28 der Bewegung der Nachlaufelemente 26 auf die Steuerflächen 90 und 90', bei der das Antriebszahnrad 28 vollständig vorn Zahnkranz 30 weggedrückt wird.
Gemäß den F i g. 6A und 6B ist der axiale Abstand zwischen den Steuerflächen 9Γ und 95f näher an den Steuerflächen 90", 94" größer als weiter außen, wodurch sich eine geradlinige Axialbewegung der Nachlaufelemente 26 von den Steuerflächen 95" zu den Steuerflächen 90" ergibt, ohne daß beim Ausrücken des Antriebszahnrades 28 aus dem Zahnkranz 30 eine Drehbewegung des Antriebszahnrades 28 in der Gegenrichtung erfolgt. Es ist auch möglich, die äußeren Steuerflächen 95" weniger schräg zu stellen, als bei den F i g. 5A bis 5E gezeigt wurde.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Kupplungsvorrichtung zum wahlweisen automatischen Kuppeln einer Radnabe mit einer in einem ortsfesten Achsgehäuse gelagerten Antriebsachse, insbesondere bei einem Fahrzeug mit Vierradantrieb, mit einer Betätigungseinrichtung für ein auf einem keilverzahnten Ende der Antriebsachse verschiebbares Antriebszahnrad, das wenigstens ei- ίο nen radial nach außen stehenden Fortsatz trägt, und mit einer Verzahnung der Radnabe in Eingriff bringbar ist, mit einem Paar konzentrischer, das Antriebszahnrad außen umgebender Ringelemente, von denen jedes eine erste, eine zweite und eine dritte Steuerfläche aufweist, die zum Verschieben des Antriebszahnrades in Abhängigkeit von einer Drehung der Antriebsachse mit dem Fortsatz in Eingriff bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Riigelemente (21, 22) miteinander direkt verbunden sind, daß eines (21) der Ringelerr.eiüe (21, 22) mit dem Achsgehäuse (S) drehfest verriegelbar ist, daß das jeweils andere Ringelement (22) in axialer Richtung abgestützt ist, daß eine erste Steuerfläche (91, 91') zum axialen Verschieben des Antriebszahnrades (28) in seinen Eingriff mit der Verzahnung (30) in Eingriff mit dem Fortsatz (26) bringbar ist, daß eine zweite Steuerfläche (96, 96') beim Eingriff zwischen dem Aniriebszahnrad und der Verzahnung mit dem Fortsatz (26) in Eingriff bringbar ist, um d?s sine Ringelement (21) zum Lösen der drehfesten Verriegelung mit dem Achsgehäuse (S) axial zu verschieben, und daß eine dritte Steuerfläche (95,95') bei stillstehtnder Antriebsachse und einer Drehung der Radnabe (H), j Gegenrichtung in Eingriff mit dem Fortsatz (26) briirigbar ist, um das Antriebszahnrad aus dem Eingriff zu verschieben und das eine Ringelement (21) drehfest mit dem Achsgehäuse zu verriegeln.
2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuerfläche (91') in dem mit dem Achsgehäuse drehfest verriegelbaren Element (21) unter einem spitzen Winkel zur Drehrichtung geneigt ist, daß die zweite Steuerfläche (96) in dem axial abgestützten Ringelement (22) im wesentlichen entgegengesetzt zur ersten Steuerfläche (91') angeordnet ist, und daß die dritte Steuerfläche (95') auf dem Ringelernent (21) im wesentlichen parallel zu der ersten Steuerfläche (91') verläuft und dieser gegenüberliegt
3. Kupplungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerflächen (91, 91', 96, 96', 95, 95') Wandungen in etwa radial fluchtender Schlitze (23,24) der beiden Ringelemente (21,22) sind.
4. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und dritten Steuerflächen in einem der Schlitze (23, 24) und die zweite Steuerfläche im jeweils anderen Schlitz (24, 23) angeordnet sind.
5. Kupplungsvorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Schlitz (23, 24) je ein Paar erster und dritter Steuerflächen (91, 91', 95, 95') angeordnet ist, dis von einem gemeinsamen, dazwischenliegenden Flächenabschnitt (90, 90', 94, 94') ausgehend unter gleichen Winkeln entgegengesetzt verlaufen.
6. Kupplungsvorrichtung nach wenigstens einem
der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die paarweisen ersten und dritten Steuerflächen (91, 91', 95, 95') die Wandungen eines im allgemeinen V-förmigen Schlitzes (23,24) sind, der gegenüberliegende seitliche Verlängerungen an den Schlitzenden aufweist
7. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar zweiter Steuerflächen vorgesehen ist, die entgegengesetzt zu den ersten und dritten Steuerflächen geneigt verlaufen und mit den seitlichen Verlängerungen der Schlitzenden fluchten.
8. Kupplungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß am Achsgehäuse (S) ein Sperrteil (38) befestigt ist an dem das Ringelement (22) mit einem Flansch (35) relativ zum Achsgehäuse axial abstützbar ist
9. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Sperrteil (38) eine in Umfangsrichtung verlaufende Lagerfläche (42) vorgesehen ist, an der der Flansch (35) relativ zum Achsgehäuse drehbar anliegt
10. Kupplungsvorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet daß am Sperrteil (38) und am Ringelement (21) Sperrelemente (34, 36) vorgesehen sind, die zur Drehsicherung in axialer Richtung ineinan Jerschiebbar sind.
11. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das die Sperrelemente (34) aufweisende Ringelement (21) relativ zum an der Sperreinrichtung (38) axial abgestützten Ringelement axial verschiebbar ist
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