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Die
Erfindung betrifft eine Koppelvorrichtung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Es
sind bereits Koppelvorrichtungen, insbesondere eines Zahnradgetriebes,
mit einem Zahnrad und mit einer mit dem Zahnrad verbundenen Koppeleinheit,
die ein erstes Koppelelement zu einer Kopplung mit einem ersten
Anbindungselement und ein zweites Koppelelement zu einer Kopplung
mit einem zweiten Anbindungselement aufweist, bekannt.
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Der
Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen für die Koppelvorrichtung
vorgesehenen Bauraum zu reduzieren. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale
des Anspruchs 1 und die unabhängigen
Ansprüchen
gelöst.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung geht aus von einer Koppelvorrichtung, insbesondere eines
Zahnradgetriebes, mit einem Zahnrad und mit einer mit dem Zahnrad
verbundenen Koppeleinheit, die ein erstes Koppelelement zu einer
Kopplung mit einem ersten Anbindungselement und ein zweites Koppelelement
zu einer Kopplung mit einem zweiten Anbindungselement aufweist.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Koppelelemente bewegungstechnisch miteinander
verbunden sind. Dadurch kann auf eine zweite Betätigungseinheit zum Verbinden
mit dem zweiten Anbindungselement verzichtet werden und beide Koppelelemente können mittels
einer Betätigungsvorrichtung
mit den Anbindungselementen verbunden werden. Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung
kann somit eine Konstruktion der Koppelvorrichtung vereinfacht werden,
wodurch insbesondere ein Bauraum und Baukosten eingespart werden
können.
Unter „bewegungstechnisch
verbunden” soll
insbesondere verstanden werden, dass eine Bewegung des ersten Koppelelements
zu einer Bewegung des zweiten Koppelelements führt. Vorzugsweise sind die
Bewegungen gleichgerichtet. Das Zahnrad ist vorzugweise als ein
Losrad ausgebildet und als ein Gangrad zur Bildung von zumindest
einem Getriebegang vorgesehen.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Koppelelemente fest miteinander verbunden
sind. Dadurch kann eine besonders einfache und vorteilhafte Ausgestaltung
der Koppelvorrichtung erreicht werden. Insbesondere kann dadurch
erreicht werden, dass das Zahnrad wahlweise mit dem ersten oder
dem zweiten Anbindungselement verbunden werden kann.
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Vorteilhafterweise
weist die Koppeleinheit eine Verbindungseinheit auf, die dazu vorgesehen ist,
die Koppelelemente miteinander zu verbinden. Dadurch kann eine besonders
einfache bewegungstechnische Verbindung erreicht werden. Unter „vorgesehen” soll insbesondere
speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden. Unter
einer „Verbindungseinheit” soll dabei
insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen
ist, die Koppelelemente in einem Montageschritt mit der Koppelvorrichtung
zu verbinden. Vorteilhafterweise weist die Verbindungseinheit zumindest
eine Schraubverbindung auf. Dadurch lassen sich die Koppelelemente
kos tengünstig
und einfach miteinander verbinden. Grundsätzlich sind aber auch andere formschlüssige, kraftschlüssige oder
stoffschlüssige Verbindungen
denkbar, wie beispielsweise Nietverbindungen, Schweißverbindungen
oder andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Verbindungen.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass das Zahnrad zumindest teilweise axial zwischen
dem ersten Koppelelement und dem zweiten Koppelelement angeordnet
ist. Dadurch können
die Anbindungselemente vorteilhaft beidseits von dem Zahnrad angeordnet
werden, wodurch eine besonders einfache konstruktive Ausgestaltung
möglich
ist. „Axial” soll dabei
insbesondere in Bezug auf eine Rotationsachse der Koppelvorrichtung
verstanden werden. Unter „zumindest
teilweise” soll
in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass zumindest ein
Teil des Zahnrads innerhalb einer maximalen axialen Erstreckung
beider Koppelelemente liegt.
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Vorzugsweise
weist das Zahnrad zumindest eine Aussparung auf, in der zumindest
ein Teil der Koppeleinheit angeordnet ist. Dadurch können die Koppelelemente
auf einfache Weise bewegungstechnisch miteinander verbunden werden.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungseinheit zumindest
teilweise in der Aussparung angeordnet ist. Dadurch kann eine einfache
Verbindung erreicht werden, die eine Funktion des Zahnrads besonders wenig
beeinträchtigt
und eine einfache Montage ermöglicht.
Vorteilhafterweise ist die Verbindungseinheit dazu vorgesehen, eine
axiale Verschiebung der Koppelelemente zu ermöglichen. Insbesondere soll die
Verbindungseinheit derart ausgestaltet sein, dass bei einer axialen
Verschiebung der Koppelelemente ein Kontakt zwischen dem Zahnrad
und den Koppelelementen vermieden wird bzw. lediglich ein Kontakt zu
einer Begrenzung der axialen Verschiebung vorgesehen ist.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
dass die Koppelvorrichtung ein als Welle ausgebildetes erstes Anbindungselement
aufweist, das dazu vorgesehen ist, mit dem ersten Koppelelement
gekoppelt zu werden. Eine derartige Ausführung einer Anbindung ist für das Zahnrad
vorteilhaft.
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Vorzugsweise
weist die Koppelvorrichtung ein als Welle ausgebildetes zweites
Anbindungselement auf, das dazu vorgesehen ist, mit dem zweiten Koppelelement
gekoppelt zu werden. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung
erreicht werden.
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Vorzugsweise
ist die Koppeleinheit zumindest teilweise koaxial zu dem Zahnrad
angeordnet. Dadurch kann eine einfache Ausgestaltung mit einer vorteilhaften
Nutzung eines Bauraums erreicht werden.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, wenigstens eines der Koppelelemente zumindest
teilweise koaxial zu dem Zahnrad anzuordnen. Dadurch kann eine besonders
vorteilhafte Ausgestaltung erreicht werden. Weiter wird vorgeschlagen,
dass die Anbindungselemente koaxial zu dem Zahnrad angeordnet sind.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Koppeleinheit eine axial verschiebbare
Schiebemuffe aufweist, die dazu vorgesehen ist, das Zahnrad wahlweise
drehfest mit einem der Anbindungselemente zu koppeln. Unter einer „Schiebemuffe” soll insbesondere
ein Bauteil verstanden werden, das drehfest und axialverschiebbar
mit dem Zahnrad verbunden ist und das vorzugsweise dazu vorgesehen
ist, in einer Schaltstellung eine formschlüssige Verbindung zu zumindest
einem der Anbindungselemente herzustellen. Durch eine Ausgestaltung
der Koppeleinheit mit tels einer Schiebemuffe kann einfach und kostengünstig eine
Koppeleinheit bereitgestellt werden.
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Außerdem wird
vorgeschlagen, dass die Koppelvorrichtung eine Betätigungsvorrichtung
aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Koppeleinheit zu betätigen. Dadurch
kann die Koppeleinheit einfach mit einer Aktuatorik verbunden werden.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Betätigungsvorrichtung eine Schaltnut
aufweist, die für
einen Eingriff einer Schaltgabel vorgesehen ist und die dazu vorgesehen
ist, die Schiebemuffe der Koppeleinheit zu verschieben. Auf eine
zweite Schaltnut und eine zweite Schiebemuffe zum Schalten der Koppeleinheit
kann dabei verzichtet werden.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Koppelvorrichtung mit einer
Synchronisiereinheit, die dazu vorgesehen ist, eine Drehzahl des
Zahnrads und eine Drehzahl des ersten Anbindungselements und/oder
die Drehzahl des Zahnrads und eine Drehzahl des zweiten Anbindungselements
zu synchronisieren. Dadurch kann eine Koppelvorrichtung bereitgestellt
werden, die einen geringen Verschleiß und eine gute Schaltbarkeit
aufweist.
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Ferner
wird ein Zahnradgetriebe, insbesondere ein Doppelkupplungszahnradgetriebe,
mit einer erfindungsgemäßen Koppelvorrichtung
vorgeschlagen. Durch eine erfindungsgemäße Koppelvorrichtung kann ein
Bauraum des Getriebes verkleinert werden, da die Koppelvorrichtung
und insbesondere die Betätigungsvorrichtung
einen vorteilhaft kleinen Bauraum aufweisen. Außerdem kann eine Aktuatorik zum
Schalten des Zahnradgetriebes vereinfacht werden, wodurch sich insbesondere
Baukosten einsparen lassen.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In den Zeichnungen sind zwei 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 einen
Querschnitt einer Koppelvorrichtung,
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2 einen
Querschnitt einer weiteren Koppelvorrichtung mit einer Synchronisiereinheit
und
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3 eine
perspektivische Darstellung der Koppelvorrichtung aus 2.
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1 zeigt
einen Querschnitt einer Koppelvorrichtung eines Zahnradgetriebes.
Das Zahnradgetriebe ist als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet
und weist zwei nicht näher
dargestellte, in einem Kraftfluss parallel angeordnete Kupplungsvorrichtungen
auf.
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Die
Koppelvorrichtung weist ein Zahnrad 10a auf, das als ein
Gangrad für
das Zahnradgetriebe ausgebildet ist. Das Zahnrad ist als ein Losrad
ausgeführt.
Das Zahnrad ist drehbar zu einem ersten Anbindungselement 13a und
einem zweiten Anbindungselement 15a gelagert. Die Anbindungselemente 13a, 15a sind
drehbar gegeneinander gelagert. Dabei ist das Zahnrad 10a über ein
Nadellager drehbar auf dem ersten Anbindungselement 13a gelagert. Das
zweite Anbindungselement 15a ist mittels eines Nadellagers
drehbar auf dem ersten Anbindungselement 13a gelagert.
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Das
erste Anbindungselement 13a ist als eine erste Welle 18a ausgebildet.
Die erste Welle 18a ist als eine Vollwelle aus gebildet.
Das zweite Anbindungselement 15a ist als eine zweite Welle 19a ausgebildet.
Die zweite Welle 19a ist als eine Hohlwelle ausgebildet.
Ein Teil der ersten Welle 18a durchsetzt einen Teil der
zweiten Welle 19a. Die beiden Anbindungselemente 13a, 15a bzw.
die beiden Wellen 18a, 19a sind koaxial zueinander
angeordnet.
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Das
Zahnrad 10a weist einen Zahnradfuß 23a auf, mittels
dem das Zahnrad 10a drehbar und axial fest auf dem ersten
Anbindungselement 13a gelagert ist. Der Zahnradfuß 23a ist
einstückig
mit einem scheibenförmigen
Zahnradkörper 24a und
einem Zahnradkopf 25a ausgeführt. Der Zahnradfuß 23a ist
mittig auf dem Zahnradkörper 24a angeordnet.
Der Zahnradkopf 25a weist eine Schrägverzahnung auf. Auf einer
ersten Seite des Zahnradkörper 24a weist
der Zahnradfuß 23a eine
erste Axialverzahnung 26a auf. Auf einer zweiten Seite
des Zahnradkörpers 24a,
die der ersten Seite gegenüberliegt, weist
der Zahnradfuß 23a eine
zweite Axialverzahnung 27a auf.
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Weiter
weist die Koppelvorrichtung eine Koppeleinheit 11a auf,
die dazu vorgesehen ist, das Zahnrad 10a mit dem ersten
Anbindungselement 13a und dem zweiten Anbindungselement 15a zu
verbinden. Die Koppeleinheit 11a weist ein erstes Koppelelement 12a und
ein zweites Koppelelement 14a auf, die beidseitig von dem
Zahnradkörper 24a angeordnet
sind. Der Zahnradkörper 24a und
der Zahnradkopf 25a des Zahnrads 10a sind axial
zwischen den Koppelelementen 12a, 14a angeordnet.
Das Zahnrad 10a und die Koppeleinheit 11a sind
koaxial zueinander angeordnet.
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Die
Koppelelemente 12a, 14a weisen jeweils eine Axialverzahnung 28a, 29a auf,
die in die entsprechenden Axialverzahnungen 26a, 27a auf
dem Zahnradfuß 23a eingreifen.
Mittels der Axialverzahnungen 26a, 27a, 28a, 29a sind
die beiden Koppel elemente und das Zahnrad drehfest und axial gegeneinander
verschiebbar verbunden.
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Die
Koppelelemente 12a, 14a sind mittels einer Verbindungseinheit 16a der
Koppeleinheit 11a miteinander verbunden. Die Verbindungseinheit 16a verbindet
die beiden Koppelelemente 12a, 14a formschlüssig miteinander.
Dadurch ist das zweite Koppelelement 14a fest mit dem ersten
Koppelelement 12a verbunden. Eine axiale Verschiebung des
ersten Koppelelements 12a führt zu einer axialen Verschiebung
des zweiten Koppelelements 14a. Eine relative Verschiebung
der Koppelelemente 12a, 14a zueinander wird verhindert.
Die Verbindungseinheit 16a ist mittels dreier Schraubelemente 30a ausgestaltet, von
denen in 1 lediglich eines dargestellt
ist.
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Um
die Koppelelemente 12a, 14a miteinander verbinden
zu können
und dabei eine Funktion des Zahnrads 10a beibehalten zu
können,
weist der Zahnradkörper 24a des
Zahnrads 10a Aussparungen 17a auf, durch die die
Schraubelemente 30a der Verbindungseinheit 16a und
Teile der Koppelelemente 12a, 14a hindurch geführt sind.
Die Verbindungseinheit 16a der Koppeleinheit 11a ist
somit teilweise in den Aussparungen 17a angeordnet. In 1 ist
dabei lediglich eine Aussparung 17a und ein Schraubelement 30a dargestellt.
Die weiteren, nicht näher
dargestellten Schraubelement und Aussparungen sind in Umfangsrichtung
um 120° Grad
versetzt zu der dargestellten Aussparung, bzw. dem dargestellten Schraubelement
angeordnet.
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Die
Verbindungseinheit 16a ist gemeinsam mit den Koppelelementen 12a, 14a relativ
zu dem Zahnrad 10a axial verschiebbar. Die Aussparungen 17a in
dem Zahnrad 10a sind größer als
die Schraubelemente 30a, bzw. die Teile der Koppelelemente 12a, 14a,
die durch die Aussparungen 17a in dem Zahnrad 10a hindurchgehen.
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Die
beiden Anbindungselemente 13a, 15a weisen in den
Bereichen, die an die Koppelelemente 12a, 14a angrenzen,
Axialverzahnungen 31a, 32a auf, die korrespondierend
zu den Axialverzahnungen 28a, 29a der Koppelelemente 12a, 14a ausgeführt sind.
Die Koppeleinheit 11a ist als eine Klauenschaltung ausgebildet.
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Die
Koppelelemente 12a, 14a und die Verbindungseinheit 16a bilden
zumindest einen Teil einer axial verschiebbaren Schiebemuffe 20a,
die das Zahnrad 10a wahlweise mit einem der beiden Anbindungselemente 13a, 15a verbinden
kann. Die Schiebemuffe 20a, die somit zumindest einen Teil
der Koppeleinheit 11a bildet, ist mittels einer Betätigungsvorrichtung 21a axial
verschiebbar. Die Betätigungsvorrichtung 21a weist
eine umlaufende Schaltnut 33a auf, in die eine nicht näher dargestellte
Schaltgabel eingreift. Die Schaltgabel ist mit einer geeigneten
Aktuatorik verbunden.
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In
einer Neutralstellung der Koppeleinheit 11a, in der sich
die Schiebemuffe 20a in einer Mittelstellung befindet,
befinden sich die Axialverzahnungen 28a, 29a der
Koppelelemente 12a, 14a außerhalb eines Eingriffs in
die Axialverzahnungen 31a, 32a der Anbindungselemente 13a, 15a.
Das Zahnrad 10a und die beiden Anbindungselemente 13a, 15a sind
voneinander entkoppelt und zueinander drehbar.
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In
einer ersten Schaltstellung ist die Schiebemuffe 20a mittels
der Betätigungsvorrichtung 21a axial
in Richtung des ersten Anbindungselements 13a verschoben.
Die Axialverzahnung 28a des ersten Koppelelements 12a,
das drehfest mit dem Zahnrad 10a verbunden ist, greift
in die Axialverzahnung 31a des ersten Anbindungselements 13a ein.
Dadurch sind das erste Anbindungselement 13a und das Zahnrad 10a drehfest
miteinander verbunden. Das zweite Anbindungselement 15a und
das Zahnrad 10a sind in der ersten Schaltstellung voneinander entkoppelt.
In einer zweiten Schaltstellung ist die Schiebemuffe 20a mittels
der Betätigungsvorrichtung 21a axial
in Richtung des zweiten Anbindungselements 15a verschoben.
Die Axialverzahnung 29a des zweiten Koppelelements 14a,
das drehfest mit dem Zahnrad 10a verbunden ist, greift
in die Axialverzahnung 32a des zweiten Anbindungselements 15a ein.
Dadurch sind das zweite Anbindungselement 15a und das Zahnrad 10a drehfest
miteinander verbunden. Das erste Anbindungselement 13a und
das Zahnrad 10a sind in der zweiten Schaltstellung voneinander
entkoppelt.
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In
den 2 und 3 ist eine weitere Ausführung einer
Koppelvorrichtung gezeigt. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele
ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels
in der 1 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen
des Ausführungsbeispiels
in den 2 und 3 ersetzt. Die nachfolgende
Beschreibung beschränkt
sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel
in den 1, wobei bezüglich
gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
in der 1 verwiesen werden kann.
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2 zeigt
einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Koppelvorrichtung.
Die Koppelvorrichtung weist eine Koppeleinheit 11b mit einem
ersten Koppelelement 12b und einem zweiten Koppelelement 14b zur
Kopplung mit einem ersten Anbindungselement 13b und einem
zweiten Anbindungselement 15b auf. Die Koppelelemente 12b, 14b und
eine Verbindungseinheit 16b bilden zumindest einen Teil
einer Schiebemuffe 20b.
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Weiter
weist die Koppelvorrichtung eine Synchronisiereinheit 22b auf,
die dazu vorgesehen ist, eine Drehzahl eines Zahnrads 10b der
Koppeleinheit 11b mit einer Drehzahl des ersten Anbindungselements 13b zu
synchronisieren. Die Synchronisiereinheit 22b ist koaxial
zu dem ersten Anbindungselement 13b und der Koppeleinheit 11b angeordnet.
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Die
Synchronisiereinheit 22b weist einen Synchronring 34b auf,
der mit dem Anbindungselement 13b gekoppelt ist. Der Synchronring 34b weist eine
konusförmige
Reibfläche 35b auf,
die in Richtung des Koppelelements 12b orientiert ist.
Auf dem Koppelelement 12b ist eine zu der Reibfläche 35b korrespondierende
Reibfläche 36b angeordnet.
Weiter weist der Synchronring 34b drei Nasen 37b auf, die
in korrespondierende Aussparungen 38b des Anbindungselements 13b eingreifen
können
(vgl. 3).
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Wird
das Koppelelement 12b in einem Betriebsmodus, in dem das
Anbindungselement 13b und das Koppelelement 12b unterschiedliche
Drehzahlen aufweisen, axial in Richtung des Anbindungselements 13b verschoben,
wirkt auf den Synchronring 34b eine Reibkraft, die den
Synchronring 34b relativ zum dem Anbindungselement 13b verdreht.
Die Verdrehung ist durch ein Anschlagmittel 39b begrenzt.
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Durch
die Verdrehung sind die Nasen 37b des Synchronrings 34b und
die Aussparungen 38b des Anbindungselements 13b gegeneinander
verschoben angeordnet, wodurch ein weiteres axiales Verschieben
des Koppelelements 12b, bzw. der Schiebemuffe 20b verhindert
wird. Sobald die Drehzahlen des Anbindungselements 13b und
des Koppelelements 12b gleich sind, werden das Anbindungselement 13b und
der Synchronring 34b durch eine axial wirkende Schaltkraft
des Koppelelements 12b so zueinander ausgerichtet, dass
die Nasen 37b und die Aussparungen 38b fluchten.
Dadurch kann der Synchronring 34b und damit auch das Koppelelement 12b weiter
in Richtung des Anbindungselements 13b verschoben werden,
wodurch eine Axialverzahnung 28b des Koppelelements 12b und
eine Axialverzahnung 31b des Anbindungselements 13b ineinander
greifen. Das Anbindungselement 13b und das Koppelelement 12b sind
dadurch drehfest miteinander verbunden.
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Das
dargestellte Ausführungsbeispiel
weist lediglich die Synchronisiereinheit 22b auf, mittels
der das erste Koppelelement 12b und das erste Anbindungselement 13b miteinander
synchronisiert werden können.
Grundsätzlich
ist es möglich,
auch zwischen dem zweiten Koppelelement 14b und dem zweiten
Anbindungselement 15b eine gleichartig ausgestaltete Synchronisiereinheit
anzuordnen, die das zweite Koppelelement 14b und das zweite
Anbindungselement 15b miteinander synchronisieren kann.