Chrysler RG Voyager. Manual - part 451

Fig. 28 Bi-directional Overrunning Clutch and Viscous Coupler

1 - POWERFLOW - BOC OVERUNNING

6 - VISCOUS COUPLER

2 - POWERFLOW - BOC LOCKED

7 - BOC ROLLER CAGE

3 - BOC GROUND TAB

8 - BOC INPUT SHAFT

4 - FRICTION BRAKE SHOES

9 - INPUT FLANGE

5 - BOC ROLLERS

3a - 24

REAR DRIVELINE MODULE

RG

BI-DIRECTIONAL OVERRUNNING CLUTCH (Continued)

STEADY STATE, LOW TO MODERATE SPEED, NO
FRONT WHEEL SLIP, FORWARD DIRECTION

During normal driving conditions, (no wheel slip),

the inner shaft (front axle) and outer race (viscous
coupler) are running at different speeds due to the
different gear ratios between the front and rear dif-
ferentials. In this condition, the outer race is always
spinning faster (overdriving between 5-32 rpm) than
the inner shaft. When the BOC (Fig. 29) is running
under these conditions, at low vehicle speeds the
drag shoes and the cage keep the rollers up on the
left side (forward side) of the inner shaft flats. This is
what is known as “overrunning mode.” Notice that
when the clutch is in overrunning mode, the rollers
are spinning clockwise and with the outer race, thus
no torque is being transferred.

NOTE: Low speed, forward and reverse operation is
identical, just in opposite directions. (Fig. 29)
shows forward direction in reverse the rollers are
on the other side of the flats due to a reversal of
the cage force.

TRANSIENT CONDITION (BOC LOCKED), FRONT
WHEEL SLIP, FORWARD DIRECTION

When the front wheels lose traction and begin to

slip, the propeller shaft and rear axle pinion speed
difference decreases to zero. At this point the input
shaft (cam) becomes the driving member of the BOC

(Fig. 30), compressing the rollers against the outer
race. This locks the input shaft with the outer race
and transmits torque to the housing of the viscous
coupler, that in turn transmits torque to the rear
axle pinion. It should also be noted that when the
device is locked, the inner shaft and the outer race
are rotating at the same speed. The rollers are
pinched at this point and will stay locked until a
torque reversal (no front wheel slip) occurs. When
locked, the viscous coupler slips during the torque
transfer and the amount of torque transferred is
dependent on the coupling characteristic and the
amount of front wheel slip.

STEADY STATE, HIGH SPEED, NO WHEEL SLIP

The roller cage positions the rollers on the input

shaft flats during low and high speed overrunning
and during initial BOC lockup. The roller cage is
rotating at input shaft (propeller shaft) speed at all
times. At low speeds, the friction shoes (Fig. 31) are
pressed against the friction ground via the garter
spring (Fig. 32), creating a drag force on the roller
cage. The drag force positions the cage, which in turn
positions the rollers to one side of the flat. The direc-
tion of this drag force (position of the roller) is depen-
dent

on

the

input

(propeller

shaft)

rotational

direction. Since the rollers are always in contact with
the outer race, due to centrifugal forces, the rollers
want to follow the outer race due to drag. During
overrunning operation, the outer race is rotating
faster than the input; causing the rollers to want to
traverse the flat from one side to the other. During
low speeds, the brake shoes counteract this effect. To

Fig. 29 BOC Operation at Low Speeds With No

Front Wheel Slip

1 - CAGE
2 - ROLLER
3 - INPUT SHAFT

Fig. 30 BOC Operation with Front Wheel Slip

RG

REAR DRIVELINE MODULE

3a - 25

BI-DIRECTIONAL OVERRUNNING CLUTCH (Continued)

avoid excessive wear, the ground shoes are designed
to lift off from the friction ground due to centrifugal
forces at higher rotational speeds.

To keep the rollers in the overrunning position and

avoid undesired

9high speed lockup9, a high speed

latch (Fig. 33) positions the cage before the ground
shoes lift off. A further explanation of the high speed
effects follows as well. Utilizing only the friction

shoes approach means that at high speed the
required ground shoe drag torque would cause exces-
sive brake shoe wear or the roller will begin to
migrate to the opposite side of the flat due to the
drag force of the outer race. This would result in sys-
tem lock-up. (Fig. 34) shows the BOC as it crosses
the speed where the brake shoe force is overcome by
the roller drag on the outer race. Notice that the
roller is locking up on the opposite side of the flat
and the cage supplies no force on the rollers.

This lock-up is not desired, and requires the use of

another mechanism to prevent the lock-up. The
device that prevents undesired high-speed lock-up is
called a

9high speed latch9.

Similar to the friction shoes, the two-piece high-

speed latch will separate from each other at high
rotational speeds due to centrifugal effects. (Fig. 35)
shows the high speed latch engaged. The gap

9x9

increases with speed, eventually locking into one of
the slots in the BOC shaft. When the high-speed
latch is activated (propeller shaft speed reaches X
amount), the cage is partially fixed, and cannot lock
on the wrong side of the flat as shown (Fig. 34). The
high speed latch is a one way device and does not
prevent high-speed lockup in the reverse direction. At
high speeds, the BOC provides the same function as
low speeds, transferring torque to the viscous coupler
only when front wheel slip overcomes the axle ratio
offset.

Fig. 31 Front View of BOC

1 - GARTER SPRING
2 - FRICTION BRAKE SHOES
3 - FRICTION GROUND CONNECTED TO GROUND TAB
4 - INPUT SHAFT

Fig. 32 Location of the Grounding Element

1 - DIFFERENTIAL HOUSING
2 - GROUND TAB
3 - GARTER SPRING

Fig. 33 BOC High Speed Latch (Not Engaged)

1 - TOOTH (TWO PLACES)
2 - GARTER SPRING
3 - TABS AT BOTH ENDS FIT INTO SLOTS IN CAGE
4 - TWO PART DESIGN

3a - 26

REAR DRIVELINE MODULE

RG

BI-DIRECTIONAL OVERRUNNING CLUTCH (Continued)

At high speed, the rollers are forced outward to the

outer race because of centrifugal force. At high
speeds, the friction shoes can no longer prevent lock-
up. When the teeth on the high-speed latch engage
into the input shaft, it keeps the rollers centered

above the flats because the tabs on the latch are
locked into the cage. (Fig. 36) shows the roller config-
uration with the High-Speed Latch engaged.

Fig. 34 BOC Operation During High Speed Lock-up Without High Speed Latch

Fig. 35 High Speed Latch Engaged

1 - CAGE FORCE EXERTED BY ROLLERS AT HIGH SPEED

Fig. 36 BOC Operation at High Speed with High

Speed Latch

RG

REAR DRIVELINE MODULE

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BI-DIRECTIONAL OVERRUNNING CLUTCH (Continued)