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Die
Erfindung betrifft eine Koppelvorrichtung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Es
sind bereits Koppelvorrichtungen mit einem Gleichlaufkörper, der
eine Axialverzahnung aufweist, und mit einer Schiebemuffe, die eine
Axialverzahnung aufweist und die zu dem Gleichlaufkörper axial
verschiebbar ist, bekannt.
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Der
Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, Geräusche zu
reduzieren. Sie wird gemäß der Erfindung
durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Koppelvorrichtung eine Axialführungseinheit
mit wenigstens einem ersten Führungskörper und
wenigstens einer speziellen Axialführungsbahn aufweist. Mittels
einer erfindungsgemäßen Axialführungseinheit
kann ein axiales Spiel verringert werden, wodurch Geräusche, insbesondere
im Betrieb, verringert werden können. Unter „vorgesehen” soll in
diesem Zusammenhang insbesondere speziell ausgestattet und/oder
ausgelegt verstanden werden. Unter einer „speziellen Axialführungsbahn” soll insbesondere
eine von ihrer Form speziell auf den Führungskörper ausgelegte und von einer
Standardzahnform abweichende Formgebung verstanden werden, wie beispielsweise eine
Ausnehmung, die von einer Standardausnehmung zwischen zwei Zähnen abweicht.
Unter einer „Axialverzahnung” soll insbesondere
eine in axialer Richtung verlaufende Verzahnung verstanden werden.
Unter einer „Axialführungseinheit” soll insbesondere
eine Führungseinheit
verstanden werden, die die Schiebemuffe in einer axialen Richtung
führt und insbesondere
in einer radialen Richtung stabilisiert. Vorteilhafterweise weist
die Koppelvorrichtung mindestens drei Führungskörper auf, die in Umfangsrichtung
gleichmäßig verteilt
angeordnet sind. Dadurch können
der Gleichlaufkörper
und die Schiebemuffe einfach radial zueinander ausgerichtet werden.
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Vorzugsweise
ist die Axialführungsbahn
auf einem Zahnkopf der Axialverzahnung angeordnet. Dadurch kann
eine einfache und kostengünstige
Axialführungseinheit
hergestellt werden. Die Axialführungsbahn
weist vorzugsweise eine Ausnehmung auf, die sich über eine
Länge eines
Zahns, auf dem die Axialführungsbahn
angeordnet ist, erstreckt. Beispielsweise weist die Ausnehmung der
Axialführungsbahn
eine dreieckige Kontur, eine lineare oder eine kreisförmige Kontur
auf.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass der Führungskörper einen
Druckkörper
aufweist. Dadurch kann eine einfache und kostengünstige Axialführungseinheit
realisiert werden.
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Vorzugsweise
wird vorgeschlagen, dass die Axialführungsbahn auf der Axialverzahnung
der Schiebemuffe angeordnet ist. Dadurch kann der Führungskörper reibungsarm
geführt
werden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass der Führungskörper in
einer Ausnehmung des Gleichlaufkörpers
angeordnet ist. Dadurch kann der Führungskörper einfach angeordnet werden.
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Vorteilhafterweise
ist der Führungskörper jeweils
zwischen zwei benachbarten Zähnen
der Axialverzahnung angeordnet. Dadurch kann sich der Führungskörper in
der Axialführungsbahn
vorteilhaft abstützen.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass der Führungskörper zumindest
ein Federelement aufweist. Dadurch kann einfach eine Kraft zu der
Führung
der Schiebemuffe erzeugt werden, insbesondere eine radial wirkende
Kraft, die die Koppelvorrichtung besonders vorteilhaft stabilisiert.
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Vorteilhafterweise
weist der Führungskörper zumindest
eine Kugel auf. Dadurch kann die Schiebemuffe mittels des Führungskörpers besonders
reibungsarm geführt
werden. Insbesondere wird dabei vorgeschlagen, die Kugel und die
Druckfeder in einer gemeinsamen Hülse anzuordnen, die dazu vorgesehen
ist, die Kugel zu führen
und insbesondere radial zu sichern. Durch eine derartige Hülse können die Druckfeder
und die Kugel besonders einfach montiert werden.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Koppelvorrichtung eine zweite spezielle
Axialführungsbahn und
einen zweiten Führungskörper aufweist,
der mit dem ersten Führungskörper ein
erstes Führungskörperpaar
bildet. Dadurch kann die Schiebemuffe besonders einfach stabilisiert
werden.
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Vorzugsweise
weist die Koppelvorrichtung ein zweites Führungskörperpaar mit einem dritten Führungskörper und
einem vierten Führungskörper auf.
Dadurch kann eine Koppelvorrichtung mit insbesondere in einem Betrieb
reduzierten Geräuschen besonders
einfach bereitgestellt werden. Mittels der zwei Führungskörperpaare
kann eine Lage der Schiebemuffe besonders vorteilhaft stabilisiert
werden.
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Vorteilhafterweise
wird vorgeschlagen, dass die Führungskörper in
zumindest einer Projektionsebene versetzt zueinander angeordnet
sind. Dadurch kann ein Taumeln der Schiebemuffe und die durch das
Taumeln auftretenden Geräusche
einfach reduziert werden. Insbesondere kann dadurch ein Zahneingriff
zwischen der Axialverzahnung der Schiebemuffe und der Axialverzahnung
des Gleichlaufkörpers
optimiert werden, wodurch insbesondere einer ungewollten axialen
Verschiebung entgegengewirkt werden kann. Insbesondere kann dadurch
ein Zahneingriff in eine Hinterlegung der Axialverzahnung optimiert
werden.
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Unter
einer „Projektionsebene” soll eine
Ebene verstanden werden, die Projektionen von Bauteilen aufweist.
Vorzugsweise sind die Führungskörper in
zwei Projektionsebenen versetzt zueinander angeordnet. Dadurch können die
durch das Taumeln auftretenden Geräusche besonders einfach reduziert werden.
Vorteilhaft weist die Koppelvorrichtung mindestens drei Führungskörperpaare
mit jeweils zwei axial zueinander versetzten Führungskörpern auf, die gleichmäßig in Umfangsrichtung
verteilt angeordnet sind. Dadurch kann die Schiebemuffe ständig zentrisch
ausgerichtet, das Taumeln und ein Verklemmen verhindert werden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Axialführungsbahn ein Rückstellelement
aufweist, das dazu vorgesehen ist, eine Rückstellkraft zu verringern.
Dadurch kann eine während
der Rückstellung der
Schiebemuffe auftretende Reibkraft reduziert und der Wirkungsgrad
der Koppelvorrichtung erhöht
werden.
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Vorzugsweise
weist die Axialführungsbahn zumindest
eine Rastvorrichtung auf, die dazu vorgesehen ist, den Führungskörper in
zumindest einer Schaltstellung einzurasten. Dadurch kann insbesondere
eine unbeabsichtigte axiale Verschiebung auf einfache Weise verhindert
werden. Vorteilhafterweise weist die Rastvorrichtung zumindest eine
Kerbe auf, in der der Führungskörper einrasten
kann. Beispielsweise ist die Kerbe als eine Nut mit einer dreieckigen
Kontur oder als eine Ausnehmung mit einer zylinderförmigen oder
kugelförmigen
Form ausgebildet. Besonders vorteilhaft weist die Axialführungsbahn
für jede
mögliche
Schaltstellung eine Rastvorrichtung auf. Dadurch können unterschiedliche
ungewollte axiale Verschiebungen und damit insbesondere ein Gangspringen
vorteilhaft verhindert werden.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Koppelvorrichtung zumindest eine Begrenzungsvorrichtung aufweist,
die dazu vorgesehen ist, eine axiale Verschiebung der Schiebemuffe
zu begrenzen. Dadurch kann auf einfache Weise eine axiale Verschiebung der
Schiebemuffe in einer neutralen Schaltstellung begrenzt werden.
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Vorzugsweise
ist die Begrenzungsvorrichtung zwischen den Führungskörpern angeordnet. Dadurch kann
das Spiel zwischen der Schiebemuffe und dem Gleichlaufkörper besonders
vorteilhaft reduziert werden.
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Vorzugweise
sind Abstände
zwischen der Begrenzungsvorrichtung und jeweils einem Führungskörper gleich.
Dadurch kann die Schiebemuffe einfach stabilisiert werde.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass höchstens acht
Zähne der
Axialverzahnung zwischen dem Führungskörper und
der Begrenzungsvorrichtung liegen. Dadurch kann besonders einfach
ein Kippen und/oder das Verklemmen der Schiebemuffe vermieden werden.
Vorteilhaft ist ein Abstand von höchstens vier Zähnen und
besonders vorteilhaft ist ein Abstand von höchsten zwei Zähnen. Grundsätzlich ist aber
auch ein größerer Abstand
möglich.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und
die Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise
auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen
zusammenfassen.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
Teilansicht eines Querschnitts einer Koppelvorrichtung mit einem
Gleichlaufkörper,
einer Schiebemuffe, einer Begrenzungsvorrichtung und einem Führungskörperpaar,
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2 eine
Teilansicht eines weiteren Querschnittschnitts der Koppelvorrichtung
in einer Projektionsebene,
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3 eine
perspektivische Darstellung eines Teils der Schiebemuffe,
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4 eine
Teilansicht eines Querschnitts einer weiteren Koppelvorrichtung
mit zwei Führungskörperpaaren
und
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5 eine
Teilansicht eines weiteren Querschnitts einer Schiebemuffe der weiteren
Koppelvorrichtung.
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1 zeigt
eine Teilansicht eines Querschnitts einer Koppelvorrichtung. Die
Koppelvorrichtung weist einen Gleichlaufkörper 10a mit einer
nach außen
gerichteten Axialverzahnung 11a, eine Schiebemuffe 12a mit
einer nach innen gerichteten Axialverzahnung 13a und eine
Begrenzungsvorrichtung 33a auf. Der Gleichlaufkörper 10a und
die Schiebemuffe 12a sind zueinander koaxial und drehfest
angeordnet. Die Axialverzahnung 13a der radial außen liegenden
Schiebemuffe 12a greift in die Axialverzahnung 11a des
Gleichlaufkörpers 10a ein.
Der Gleichlaufkörper 10a und die
Schiebemuffe 12a sind drehfest miteinander verbunden. Die
Schiebemuffe 12a ist axial verschiebbar angeordnet.
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Die
Begrenzungsvorrichtung 33a ist in einer Aussparung 37a im
Gleichlaufkörper 10a angeordnet.
Die Begrenzungsvorrichtung 33a weist ein Druckelement 51a und
ein Druckfederelement 52a auf. Das Druckfederelement 52a drückt das
Druckelement 51a der Begrenzungsvorrichtung 33a in
eine Begrenzungsausnehmung 38a eines Begrenzungszahns 39a der
Axialverzahnung 13a der Schiebemuffe 12a.
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Nicht
näher dargestellt
sind zwei weitere Begrenzungsvorrichtungen, die analog zu der Begrenzungsvorrichtung 33a ausgeführt sind.
Die beiden weiteren Begrenzungsvorrichtungen sind jeweils um einen
Winkel von 120 Grad versetzt zu der Begrenzungsvorrichtung33a im
Gleichlaufkörper 10a angeordnet.
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Ferner
weist die Koppelvorrichtung eine Axialführungseinheit 14a mit
drei Führungskörperpaaren
auf, von denen ein Führungskörperpaar 28a dargestellt
ist. Die beiden weiteren, nicht näher dargestellten Führungskörperpaare
sind analog zu dem Führungsköperpaar 28a ausgestaltet.
Das Führungskörperpaar 28a weist
einen ersten und einen zweiten Führungskörper 15a, 16a auf.
Weiter weist die Axialführungseinheit
zwei, zu den Führungskörpern 15a, 16a korrespondierende,
spezielle Axialführungsbahnen 19a auf,
die gleich ausgestaltet sind. Die Axialführungseinheit 14a führt die
Schiebemuffe 12a auf dem Gleichlaufkörper 10a in einer
axialen Richtung 41a. Die Axialführungsbahnen 19a sind
auf je einem Zahnkopf 21a der Axialverzahnung 13a der
Schiebemuffe 12a angeordnet. Die Führungskörper 15a, 16a weisen
je einen Druckkörper 22a auf.
Die Führungskörper 15a, 16a sind
in Ausnehmungen 23a und jeweils zwischen zwei benachbarten
Zähnen 24a, 25a der
Axialverzahnung 11a des Gleichlaufkörpers 10a angeordnet.
Die Führungskörper 15a, 16a stützen sich
jeweils in der korrespondierenden Axialführungsbahn 19a, die
auf der Axialverzahnung 13a der Schiebemuffe 12a angeordnet
sind, ab.
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Die
Ausnehmungen 23a, die die Führungskörper 15a, 16a mit
einem Federelement 26a und einer Kugel 27a aufnehmen,
sind in den Gleichlaufkörper 10a eingebracht.
Das Federelement 26a drückt die
Kugel 27a des jeweiligen Führungskörpers 15a, 16a in
eine korrespondierende Axialführungsbahn 19a.
Die Kugel 27a und das Federelement 26a sind in
einer gemeinsamen Hülse 53a angeordnet.
Die Hülse 53a weist
im Bereich der Kugel einen verengten Durchmesser auf, der kleiner
ist als ein Durchmesser der Kugel. Dadurch wird die Kugel in der
Hülse 53a gegen
ein Herausspringen radial gesichert. Die mit der Kugel 27a und
dem Federelement vormontierte Hülse 53a ist
in den Gleichlaufkörper 10a eingepresst.
Die Axialführungsbahnen 19a weisen eine
nach innen gerichtete Ausnehmung 44a mit einer dreieckigen
Kontur 45a auf. Weitere Konturen, wie beispielsweise ein
unbehandelter Zahnkopf oder eine kreisförmige Kontur der Axialführungsbahn,
sind ebenfalls denkbar.
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Der
erster Führungskörper 15a und
der zweite, analog ausgeführte
Führungskörper 16a bilden das
Führungskörperpaar 28a.
Zwischen dem ersten Führungskörper 15a und
dem zweiten Führungskörper 16a ist
die Begrenzungsvorrichtung 33a angeordnet. Die Begrenzungsvorrichtung 33a weist
zu jedem der Führungskörper 15a, 16a des
Führungskörperpaars 28a einen
gleichen Abstand 34a auf. Zwischen dem ersten Führungskörper 15a und
der Begrenzungsvorrichtung 33a liegt ein Zahn 36a der
Axialverzahnung 13a der Schiebemuffe 12a und zwischen dem
zweiten Führungskörper 16a und
der Begrenzungsvorrichtung 33a liegt ebenfalls ein Zahn
der Axialverzahnung 13a der Schiebemuffe 12a.
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Die
zwei Führungskörper 15a, 16a des
Führungskörperpaars 28a sind
in zwei Projektionsebenen 30a versetzt zueinander angeordnet.
Die erste Projektionsebene liegt parallel zu dem Querschnitt der
Koppelvorrichtung in 1. Die zweite Projektionsebene 30a ist
senkrecht zu der ersten Projektionsebene angeordnet. Die erste Projektionsebene zeigt
eine Versetzung der Führungskörper 15a, 16a in
Umfangsrichtung. Die zweite Projektionsebene zeigt eine Versetzung
der Führungskörper 15a, 16a in
der axialen Richtung 41a.
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Die
Koppelvorrichtung weist eine neutrale Schaltstellung und zwei belastete
Schaltstellungen auf. In den belasteten Schaltstellungen ist die
Schiebemuffe 12a axial zu dem Gleichlaufkörper 10a verschoben
angeordnet.
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Das
Führungskörperpaar 28a ist
der Begrenzungsvorrichtung 33a zugeordnet. Die Führungskörper 15a, 16a des
Führungskörperpaars 28a sind paarweise
axial versetzt zueinander angeordnet (vgl. 2). Auftretende
Kräfte
in einer radialen Richtung 46a können durch die Führungskörper 15a, 16a kompensiert
werden. Durch das Führungskörperpaar 28a mit
den zwei axial versetzten Führungskörpern 15a, 16a und
die beiden weiteren, nicht näher
dargestellten Führungskörperpaare
wird eine radiale Verschiebung, ein Kippen und ein Verdrehen der
Schiebemuffe 12a reduziert.
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2 zeigt
eine Teilansicht eines weiteren Querschnitts des Gleichlaufkörpers 10a.
Der Querschnitt ist parallel zu der Projektionsebene 30a angeordnet.
Der Gleichlaufkörper 10a weist
die Ausnehmung 23a auf, die den ersten Führungskörper 15a mit
dem Federelement 26a und der Kugel 27a aufnimmt.
Axial versetzt zu dem ersten Führungskörper 15a ist
der zweite Führungskörper 16a in
einer zu dem Querschnitt und der Projektionsebene 30a parallelen
Ebene angeordnet.
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3 zeigt
eine Teilansicht der Schiebemuffe 12a. Die Teilansicht
der Schiebemuffe 12a zeigt die zwei Axialführungsbahnen 19a auf
den Zahnköpfen 21a der
Axialverzahnung 13a der Schiebemuffe 12a und den
Begrenzungszahn 39a. Die beiden analog ausgestalteten Axialführungsbahnen 19a weisen die
dreieckige Kontur 45a auf und nehmen eine gesamte Länge des
jeweiligen Zahnkopfs 21a ein.
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Der
Begrenzungszahn 39a weist mittig eine Begrenzungsausnehmung 38a auf.
Die Begrenzungsausnehmung 38a, die eine Breite 40a ausweist,
die größer ist
als eine Breite des Druckelements 51a, nimmt das Druckelement 51a auf
und begrenzt die axiale Verschiebung der Schiebemuffe 12a in
der Neutralstellung. Außerdem
wird das Druckelement 51a für eine Vorsynchronisation verwendet.
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In
den 4 und 5 ist eine weitere Ausführung der
Koppelvorrichtung gezeigt. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele
ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels
in den 1, 2 und 3 durch
den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 4 und 5 ersetzt.
Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf
die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel
in den 1, 2 und 3, wobei bezüglich gleich
bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
in den 1, 2 und 3 verwiesen werden
kann.
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4 zeigt
eine weitere Teilansicht eines Querschnitts einer Koppelvorrichtung,
die einen Gleichlaufkörper 10b,
eine Schiebemuffe 12b und eine Begrenzungsvorrichtung 33b aufweist.
Analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel
weist die Koppelvorrichtung ein erstes Führungskörperpaar 28b mit einem
ersten Führungskörper 15b und
einem zweiten Führungskörper 16b auf.
Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist die Koppelvorrichtung
ein zweites Führungskörperpaar 29b mit
einem dritten Führungskörper 17b und
einem vierten Führungskörper 18b auf.
Die Führungskörper 17b, 18b des
zweiten Führungskörperpaars 29b sind
ebenfalls beidseitig der Begrenzungsvorrichtung 33b angeordnet.
Analog sind auf der Schiebemuffe 12b den Führungskörpern 17b, 18b des
zweiten Führungskörperpaars 29b gegenüberliegend
zwei Axialführungsbahnen 19b, 20b angeordnet.
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Die
Begrenzungsvorrichtung 33b weist zu den Führungskörpern 15b, 16b, 17b, 18b eines
Führungskörperpaars 28b, 29b gleiche
Abstände 34b, 35b auf.
Der Abstand 34b zu den Führungskörpern 15b, 16b des
ersten Führungskörperpaares 28b ist dabei
kleiner als der Abstand 35b zu den Führungskörpern 17b, 18b des
zweiten Führungskörperpaars 28b.
Zwischen je einem Führungskörper 17b, 18b des
zweiten Führungskörperpaars 29b liegen
drei Zähne 36b einer
Axialverzahnung 13b der Schiebemuffe 12b. Die
Axialführungsbahnen 19b des
ersten Führungskörperpaars 28b weisen
eine dreieckige Kontur 45b auf. Die Axialführungsbahnen 20b des zweiten
Führungskörperpaars 29b weisen
eine kreisförmige
Kontur 47b auf.
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5 zeigt
einen Querschnitt der Schiebemuffe 12b der Koppelvorrichtung.
Der Querschnitt verläuft
in einer axialen Richtung 41b durch eine der Axialführungsbahnen 20b.
Die Axialführungsbahn 20b der
Schiebemuffe 12b weist ein Rückstellelement 31b auf,
das eine Rückstellkraft
verringert. Die Rückstellkraft
wird aufgebracht, um die Schiebemuffe 12b von einer belasteten
Schaltstellung in eine unbelastete Schaltstellung zu verstellen.
Die Axialführungsbahn 20b verjüngt sich
beidseitig von außen nach
innen. Der Zahn 36b, der die Axialführungsbahn 20b aufweist,
weist eine Höhe 48b auf,
die von außen
nach innen linear abnimmt und in einer Mitte 43b am kleinsten
ist. Eine Änderung
der Höhe 48b kann
durch zwei Winkel 49b, 50b beschrieben werden,
die beidseitig an der Mitte 43b angeordnet sind, spitz
zulaufen und die einen Wert zwischen 0 Grad und 15 Grad aufweisen.
Die Winkel 49b, 50b sind gleich.
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Wird
die Schiebemuffe 12b von der belasteten Schaltstellung
in die neutrale Schaltstellung verschoben, wird die zwischen der
Schiebemuffe 12b und den Gleichlaufkörper 10b wirkende
Rückstellkraft
verringert.
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Ferner
weist die Axialführungsbahn 20b eine Rastvorrichtung 32b auf.
Die Rastvorrichtung 32b wird durch zwei dreiecksförmige Kerben 42b in
der Axialführungsbahn
gebildet. Die Rastvorrichtung 32b nimmt eine Kugel 27b der
Führungskörper 17b, 18b in
der belasteten Schaltstellung auf und rastet den Führungskörper 17b, 18b ein.
Die Kerben 42b der Rastvorrichtungen 32b sind
außen
auf der Axialführungsbahn 20b,
versetzt von der Mitte 43b der Schiebemuffe 12b,
angeordnet.