Die Erfindung betrifft eine Formschlusskupplungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a form-locking coupling device for a motor vehicle drive train according to the preamble of claim 1.
Aus der DE 102 42 759 A1 ist bereits eine Formschlusskupplungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einer ersten Kupplungshälfte, die eine erste Formschlusseinheit aufweist, mit einer zweiten Kupplungshälfte, die eine zweite Formschlusseinheit aufweist, und wobei die zwei Formschlusseinheiten zur Herstellung einer drehfesten Verbindung entlang einer Betätigungsrichtung relativ zueinander verschiebbar sind, bekannt.From the DE 102 42 759 A1 is already a form-fitting coupling device for a motor vehicle drive train, with a first coupling half, which has a first form-locking unit with a second coupling half, which has a second form-fitting unit, and wherein the two form-locking units for producing a rotationally fixed connection along an actuating direction relative to each other are known.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Formschlusskupplungsvorrichtung bereitzustellen, bei der ein sicheres und schnelles Einlegen gewährleistet werden kann. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention is in particular the object of providing a form-locking coupling device, in which a safe and fast insertion can be guaranteed. It is achieved according to the invention by the features of claim 1. Further embodiments emerge from the subclaims.
Die Erfindung geht aus von einer Formschlusskupplungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einer ersten Kupplungshälfte, die zumindest eine erste Formschlusseinheit aufweist, mit einer zweiten Kupplungshälfte, die zumindest eine zweite Formschlusseinheit aufweist, und wobei die zumindest zwei Formschlusseinheiten zur Herstellung einer drehfesten Verbindung entlang einer Betätigungsrichtung relativ zueinander verschiebbar sind.The invention is based on a form-locking coupling device for a motor vehicle drive train having a first coupling half, which has at least one first form-fitting unit, with a second coupling half, which has at least one second form-fitting unit, and wherein the at least two form-fitting units for producing a rotationally fixed connection along an actuating direction relative are mutually displaceable.
Es wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine der Formschlusseinheiten zumindest zwei drehfest miteinander gekoppelte Formschlusseingriffselemente aufweist, die entlang der Betätigungsrichtung gegeneinander verschiebbar sind. Bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung der Formschlusseinheiten können die beiden Formschlusseingriffselemente der einen Formschlusseinheit gegeneinander verschoben werden, wodurch zunächst ein teilweiser Eingriff der Formschlusseinheiten ineinander erreicht werden kann. Dadurch kann die Zahn-auf-Zahn-Stellung der Formschlusseinheiten sicher und einfach aufgelöst werden, wodurch ein sicheres und schnelles Einlegen der Formschlusskupplungsvorrichtung gewährleistet werden kann. Insbesondere können die Zahn-auf-Zahn-Stellungen dadurch auch bei einer Differenzdrehzahl der Kupplungshälften nahe Null aufgelöst werden, wodurch eine schnelle Schaltbarkeit auch bei niedrigen Differenzdrehzahlen erreicht werden kann. Unter einer „Formschlusskupplungsvorrichtung” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung zur Ausbildung einer Kraftfahrzeugklauenkupplung verstanden werden.It is proposed that at least one of the form-locking units has at least two form-fitting engagement elements which are coupled to one another in a rotationally fixed manner and which are displaceable relative to one another along the actuating direction. In the case of a tooth-on-tooth position of the form-locking units, the two form-fitting engagement elements of one form-fitting unit can be displaced relative to one another, whereby at first a partial engagement of the form-fit units in one another can be achieved. Thereby, the tooth-on-tooth position of the form-locking units can be safely and easily resolved, whereby a safe and fast insertion of the form-locking coupling device can be ensured. In particular, the tooth-on-tooth positions can thereby be resolved to zero even at a differential speed of the coupling halves, whereby a fast switchability can be achieved even at low differential speeds. A "form-locking coupling device" is to be understood in this context, in particular a device for forming a motor vehicle claw clutch.
Weiter wird vorgeschlagen, dass zumindest eine der Kupplungshälften eine Federeinheit aufweist, die wenigstens zwei Formschlusseingriffselemente elastisch koppelt. Dadurch kann in der Zahn-auf-Zahn-Stellung eine von einem Betätigungsaktuator bereitgestellte Betätigungskraft einfach zwischengespeichert und nach dem Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung vorteilhaft zum vollständigen Schließen der Formschlusskupplungsvorrichtung verwendet werden. Zudem kann dadurch eine bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung wirkende Reibkraft einfach begrenzt werden, da dadurch eine auf das Formschlusseingriffselement wirkende Betätigungskraft begrenzt werden kann. Unter einer „elastischen Kopplung” soll dabei eine Kopplung der Formschlusseingriffselemente für eine Bewegung entlang der Betätigungsrichtung verstanden werden, wobei die Formschlusseingriffselemente durch eine auf eines der Formschlusseingriffselemente wirkende Kraft elastisch gegeneinander verschoben werden können.It is further proposed that at least one of the coupling halves has a spring unit which elastically couples at least two positive engagement elements. As a result, in the tooth-on-tooth position, an actuating force provided by an actuating actuator can simply be intermediately stored and, after the tooth-on-tooth position has been released, advantageously used for completely closing the positive locking coupling device. In addition, a frictional force acting on a tooth-on-tooth position can thereby be simply limited, since thereby an actuating force acting on the form-fitting engagement element can be limited. An "elastic coupling" is to be understood as meaning a coupling of the positive engagement elements for a movement along the actuation direction, wherein the positive engagement elements can be elastically displaced from one another by a force acting on one of the positive engagement elements.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Kupplungshälfte ein Abstützelement aufweist, gegen das die Federeinheit zumindest eines der Formschlusseingriffselemente elastisch abstützt. Dadurch kann eine einfache Abstützung der Formschlusseingriffselemente realisiert werden. Zudem kann dadurch eine Einleitung von Axialkräften, die insbesondere durch ein Rutschen der Formschlusseingriffselemente in einer teilweise geschlossenen Stellung auftreten können, in den Kraftfahrzeugantriebsstrang, insbesondere in ein die Formschlusskupplungsvorrichtung umfassendes Getriebe, vorteilhaft gedämpft werden.Furthermore, it is advantageous if the coupling half has a supporting element against which the spring unit elastically supports at least one of the form-fitting engagement elements. As a result, a simple support of the form-fitting engagement elements can be realized. In addition, an introduction of axial forces, which may occur in particular in a partially closed position by slippage of the form-fitting engagement elements, can be advantageously damped in the motor vehicle drive train, in particular in a transmission comprising the positive-locking clutch device.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Kupplungshälfte ein Abstützelement aufweist, gegen das die Federeinheit zumindest eines der Formschlusseingriffselemente elastisch abstützt. Dadurch kann eine besonders einfache Betätigungseinheit der Formschlusskupplungsvorrichtung realisiert werden. Unter „vorgesehen” soll dabei insbesondere speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden.In a particularly advantageous embodiment of the invention, it is proposed that the coupling half has a supporting element against which the spring unit elastically supports at least one of the positive engagement elements. As a result, a particularly simple actuating unit of the form-locking coupling device can be realized. The term "intended" should be understood to mean in particular specially equipped and / or designed.
Ferner ist es besonders vorteilhaft, wenn die Federeinheit wenigstens zwei Federelemente aufweist, die die zumindest zwei Formschlusseingriffselemente der einen Formschlusseinheit jeweils gegen das Abstützelement abstützen. Dadurch kann die Zahn-auf-Zahn-Stellung unabhängig davon, welches der Formschlusseingriffselemente in Wirkkontakt mit der anderen Formschlusseinheit ist, vorteilhaft aufgelöst werden.Furthermore, it is particularly advantageous if the spring unit has at least two spring elements which respectively support the at least two positive engagement elements of the one positive locking unit against the support element. As a result, the tooth-on-tooth position can be advantageously resolved, regardless of which of the positive engagement elements is in operative contact with the other positive locking unit.
In einer besonders einfachen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass eine der Formschlusseinheiten lediglich ein Formschlusseingriffselement aufweist. Dadurch kann eine konstruktiv einfache Ausgestaltung der Formschlusskupplungsvorrichtung gefunden werden, wodurch insbesondere Kosten der Formschlusskupplungsvorrichtung niedrig gehalten werden können. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die Formschlusseinheiten beider Kupplungshälften zumindest zwei entlang der Betätigungsrichtung gegeneinander verschiebbare Formschlusseingriffselemente aufweisen.In a particularly simple embodiment of the invention, it is proposed that one of the form-locking units has only one form-fitting engagement element. This can be a structurally simple embodiment of Positive locking device can be found, which in particular costs of the form-locking coupling device can be kept low. In principle, however, it is also conceivable that the positive locking units of both coupling halves have at least two form-fitting engagement elements displaceable relative to each other along the actuating direction.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Formschlusseingriffselemente jeweils eine gleiche Zahnzahl aufweisen. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Verzahnungsgeometrie gefunden werden, die insbesondere ein geringes Umschlagspiel in einem eingespurten Zustand gewährleistet und zudem ein schnelles Trennen der Formschlusseinheiten ermöglicht, da kurze Zahnhöhen realisierbar sind.It is further proposed that the form-fitting engagement elements each have an equal number of teeth. As a result, a particularly advantageous toothing geometry can be found which, in particular, ensures a low turnover clearance in a meshed state and, moreover, permits a fast separation of the positive locking units, since short tooth heights can be realized.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn sämtliche Formschlusseingriffselemente eine im Wesentlichen gleiche Verzahnungsgeometrie aufweisen. Dadurch kann die Ausgestaltung der Formschlusseingriffselemente konstruktiv besonders einfach realisiert werden. Unter einer „im Wesentlichen gleichen Verzahnungsgeometrie” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass Verzahnungen der Formschlusseingriffselemente zumindest eine gleiche Zahnhöhe, eine gleiche Zahnbreite und einen gleichen Zahnabstand aufweisen.Moreover, it is advantageous if all form-fitting engagement elements have a substantially identical tooth geometry. As a result, the design of the form-fitting engagement elements can be realized in a structurally particularly simple manner. In this context, a "substantially identical toothing geometry" should be understood in particular to mean that toothings of the positive engagement elements have at least one tooth height, tooth width and tooth pitch equal to one another.
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.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings, two embodiments of the invention are shown. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Dabei zeigen:Showing:
1 eine schematische Darstellung einer Formschlusskupplungsvorrichtung, deren eine Kupplungshälfte eine Formschlusseinheit mit zwei Formschlusseingriffselementen aufweist, 1 1 is a schematic representation of a form-locking coupling device, whose one coupling half has a form-locking unit with two form-fitting engagement elements,
2 die Formschlusskupplungsvorrichtung in einer Zahn-auf-Zahn-Stellung, 2 the positive locking coupling device in a tooth-on-tooth position,
3 eine perspektivische Darstellung der Formschlusskupplungsvorrichtung in einem geschlossenen Zustand, 3 a perspective view of the form-locking coupling device in a closed state,
4 die Formschlusseingriffselemente der Formschlusskupplungsvorrichtung in einem geschlossenen Zustand, 4 the positive locking engagement elements of the positive locking coupling device in a closed state,
5 eine schematische Darstellung einer Formschlusskupplungsvorrichtung, deren beide Kupplungshälften eine Formschlusseinheit mit zwei Formschlusseingriffselementen aufweisen und 5 a schematic representation of a form-locking coupling device, the two coupling halves have a positive locking unit with two form-fitting engagement elements and
6 die Formschlusskupplungsvorrichtung aus 5 in einer Zahn-auf-Zahn-Stellung. 6 the positive-locking coupling device 5 in a tooth-on-tooth position.
Die 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Formschlusskupplungsvorrichtung. Die Formschlusskupplungsvorrichtung bildet eine Kraftfahrzeugklauenkupplung aus. Die Kraftfahrzeugklauenkupplung ist zur Verwendung in einem Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehen. Die Formschlusskupplungsvorrichtung umfasst eine erste Kupplungshälfte 10a mit einer ersten Formschlusseinheit 11a und eine zweite Kupplungshälfte 12a mit einer zweiten Formschlusseinheit 13a. Die beiden Kupplungshälften 10a, 12a sind mittels der beiden Formschlusseinheiten drehfest miteinander verbindbar.The 1 to 3 show a first embodiment of a form-locking coupling device according to the invention. The positive locking coupling device forms a motor vehicle jaw clutch. The automobile claw clutch is intended for use in a motor vehicle transmission. The positive locking coupling device comprises a first coupling half 10a with a first form-fitting unit 11a and a second coupling half 12a with a second form-fitting unit 13a , The two coupling halves 10a . 12a are rotatably connected to each other by means of the two form-locking units.
Weiter umfasst die Formschlusskupplungsvorrichtung eine Betätigungseinheit 26a, mittels der die gesamte Formschlusseinheit 11a der ersten Kupplungshälfte 10a axial verschoben werden kann. Die Betätigungseinheit 26a umfasst einen Betätigungskolben 23a und einen nicht näher dargestellten Betätigungsaktuator, mittels dem der Betätigungskolben 23a mit einer Kupplungskraft beaufschlagbar ist. Der Betätigungskolben 23a ist drehfest mit der Formschlusseinheit 11a verbunden. Der Betätigungsaktuator ist hydraulisch ausgebildet.Furthermore, the form-locking coupling device comprises an actuating unit 26a , by means of the entire form-fitting unit 11a the first coupling half 10a can be moved axially. The operating unit 26a includes an actuating piston 23a and an actuating actuator, not shown, by means of which the actuating piston 23a can be acted upon by a coupling force. The actuating piston 23a is non-rotatable with the form-locking unit 11a connected. The Betätigungsaktuator is hydraulically formed.
Die zweite Formschlusseinheit 13a umfasst genau ein Formschlusseingriffelement 17a. Zur axial festen Anordnung des Formschlusseingriffselements 17a umfasst die Kupplungshälfte 12a ein Abstützelement 22a, gegen das das Formschlusseingriffselement 17a axial abgestützt ist. In Bezug auf ein Kupplungsgehäuse 27a ist das erste Formschlusseingriffselement 17a der zweiten Formschlusseinheit 12a axial fixiert. Zur Kopplung mit der ersten Formschlusseinheit 11a weist das Formschlusseingriffselement 17a eine Klauenverzahnung auf. Die Klauenverzahnung weist eine einzige Eingriffstiefe auf. Sämtliche Zähne des Formschlusseingriffselements 17a enden in einer einzigen Querschnittsebene (vgl. 1).The second form-fitting unit 13a includes exactly one positive engagement element 17a , For axially fixed arrangement of the form-fitting engagement element 17a includes the coupling half 12a a support element 22a , against which the form-fitting engagement element 17a is axially supported. In terms of a clutch housing 27a is the first form-fitting engagement element 17a the second form-fitting unit 12a axially fixed. For coupling with the first form-locking unit 11a has the form-fit engagement element 17a a dog teeth on. The dog teeth have a single depth of engagement. All teeth of the form-fitting engagement element 17a ends in a single cross-sectional plane (cf. 1 ).
Die Formschlusseinheit 11a umfasst zwei Formschlusseingriffselemente 15a, 16a, die drehfest, aber axial verschiebbar zueinander angeordnet sind. Zur Kopplung der beiden Formschlusseingriffselemente 15a, 16a umfasst die Formschlusseinheit 11a eine erste Längsverzahnung 28a, die mittels der beiden Formschlusseingriffselemente 15a, 16a ausgebildet ist. Die Längsverzahnung 28a ist als eine entlang einer Betätigungsrichtung 14a orientierte Geradverzahnung ausgebildet. Die beiden Formschlusseingriffselemente 15a, 16a sind dadurch entlang der Betätigungsrichtung 14a gegeneinander verschiebbar. Das Formschlusseingriffselement 15a ist als ein Hohlzylinder ausgebildet, in dem das zweite Formschlusseingriffselement 16a geführt ist (vgl. 3). Die Längsverzahnung 28a zur drehfesten Kopplung der Formschlusseingriffselemente 15a, 16a ist an einer Innenseite des Formschlusseingriffselements 15a und einer Außenseite des Formschlusseingriffselements 16a angeordnet.The form-fitting unit 11a includes two form-fitting engagement elements 15a . 16a , which are rotationally fixed, but axially displaceable to each other. For coupling the two form-fitting engagement elements 15a . 16a includes the form-fitting unit 11a a first longitudinal toothing 28a , by means of the two form-fitting engagement elements 15a . 16a is trained. The longitudinal toothing 28a is as one along an actuating direction 14a oriented spur toothing formed. The two form-fitting engagement elements 15a . 16a are thereby along the actuation direction 14a slidable against each other. The form-fitting engagement element 15a is as one Hollow cylinder formed in which the second form-fitting engagement element 16a is guided (cf. 3 ). The longitudinal toothing 28a for the rotationally fixed coupling of the form-fitting engagement elements 15a . 16a is on an inner side of the form-fitting engagement element 15a and an outer side of the form-fitting engagement element 16a arranged.
Weiter umfasst die Kupplungshälfte 10a eine Federeinheit 19a, mittels der die beiden Formschlusseingriffselemente 15a, 16a elastisch miteinander gekoppelt sind. Zur Abstützung der beiden Formschlusseingriffselemente 15a, 16a mittels der Federeinheit 19a umfasst die Kupplungshälfte 10a ein Abstützelement 21a, das drehfest mit den Formschlusseingriffselementen 15a, 16a verbunden ist. Die Federeinheit 19a umfasst zwei Federelemente 24a, 25a, die die beiden Formschlusseingriffselemente 15a, 16a voneinander unabhängig gegen das Abstützelement 21a abstützen. Die beiden Federelemente 24a, 25a sind jeweils wirkungsmäßig zwischen einem der Formschlusseingriffselemente 15a, 16a und dem gemeinsamen Abstützelement 21a angeordnet. Die beiden Federelemente 24a, 25a koppeln die Formschlusseingriffselemente 15a, 16a mit dem Abstützelement 21a, wobei die Formschlusseingriffselemente 15a, 16a entlang der Betätigungsrichtung voneinander unabhängig gegen das Abstützelement 21a verschiebbar sind. Die Federelemente 24a, 25a sind als Druckfedern ausgebildet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sie mittels Tellerfedern ausgebildet. Grundsätzlich sind aber auch andere Ausgestaltungen der Federelemente 24a, 25a denkbar.Next comprises the coupling half 10a a spring unit 19a , by means of which the two form-fitting engagement elements 15a . 16a are elastically coupled together. To support the two form-fitting engagement elements 15a . 16a by means of the spring unit 19a includes the coupling half 10a a support element 21a , the non-rotatably with the form-fitting engagement elements 15a . 16a connected is. The spring unit 19a includes two spring elements 24a . 25a that the two form-fitting engagement elements 15a . 16a independent of each other against the support element 21a support. The two spring elements 24a . 25a are each operatively between one of the form-fitting engagement elements 15a . 16a and the common support element 21a arranged. The two spring elements 24a . 25a couple the form-fitting engagement elements 15a . 16a with the support element 21a , wherein the form-fitting engagement elements 15a . 16a along the direction of actuation independently of each other against the support element 21a are displaceable. The spring elements 24a . 25a are designed as compression springs. In the illustrated embodiment, they are formed by disc springs. In principle, however, other embodiments of the spring elements 24a . 25a conceivable.
Die beiden Formschlusseingriffselemente 15a, 16a umfassen jeweils eine Klauenverzahnung, die korrespondierend zu der Klauenverzahnung des Formschlusseingriffselements 17a ausgebildet ist. Die beiden Formschlusseingriffselemente 15a, 16a der Formschlusseinheit 11a und das Formschlusseingriffselement 17a der Formschlusseinheit 13a weisen jeweils eine gleiche Zahnanzahl auf. Zudem weisen sämtliche Formschlusseingriffselemente 15a, 16a, 17a eine im Wesentlichen gleiche Verzahnungsgeometrie auf. So weisen Zähne sämtlicher Formschlusseingriffselemente 15a, 16a, 17a eine gleiche Zahnbreite auf. Zudem weisen Zahnzwischenräume sämtlicher Formschlusseingriffselemente einen gleichen Zahnabstand auf. Zahnzwischenräumen zwischen den Zähnen der Formschlusseingriffselemente 15a, 16a, 17a weisen dabei in etwa den dreifachen Wert der Zahnbreite auf (vgl. 4).The two form-fitting engagement elements 15a . 16a each comprise a dog teeth, which correspond to the dog teeth of the form-fitting engagement element 17a is trained. The two form-fitting engagement elements 15a . 16a the form-locking unit 11a and the form-fitting engagement element 17a the form-locking unit 13a each have an equal number of teeth. In addition, all form-fitting engagement elements 15a . 16a . 17a a substantially similar gearing geometry. Thus teeth of all form-fitting engagement elements 15a . 16a . 17a an equal tooth width. In addition, interdental spaces of all form-fitting engagement elements have the same tooth spacing. Interdental spaces between the teeth of the form-fitting engagement elements 15a . 16a . 17a have approximately three times the value of the tooth width (see. 4 ).
Die drei Formschlusseingriffselemente 15a, 16a, 17a weisen einen gleichen mittlerer Wirkdurchmesser auf. Der mittlere Wirkdurchmesser der Formschlusseingriffselemente 15a, 16a sowie des Formschlusseingriffselements 17a beträgt ca. 124 Millimeter. Zur Anordnung der Zähne der Formschlusseingriffselemente 16a auf diesem Wirkdurchmesser weist das äußere Formschlusseingriffselement 15a in Umfangsrichtung verteilte Ausnehmungen auf, in die ein radial äußerer Bereich der Zähne des inneren Formschlusseingriffselements 16a eingreift. Über die Ausnehmungen sind die beiden Formschlusselemente 15a, 16a zusätzlich drehfest miteinander verbunden.The three form-fitting engagement elements 15a . 16a . 17a have the same mean effective diameter. The mean effective diameter of the form-fitting engagement elements 15a . 16a and the form-fitting engagement element 17a is about 124 millimeters. For arranging the teeth of the form-fitting engagement elements 16a on this effective diameter has the outer form-fitting engagement element 15a circumferentially distributed recesses into which a radially outer portion of the teeth of the inner form-fitting engagement element 16a intervenes. About the recesses are the two positive locking elements 15a . 16a additionally rotatably connected.
Die Zähne der Formschlusselemente 15a, 16a, 17a sind alle analog ausgebildet. Dabei weisen sämtliche Zähne von einem der Formschlusselemente 15a, 16a, 17a eine gleiche Flankenhöhe auf. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Flankenhöhe sämtlicher Zähne ca. 1,5 Millimeter. Eine Einspurhöhe der Zähne, die jeweils einem der Formschlusseingriffselemente 15a, 16a, 17a zugeordnet sind, ist ebenfalls gleich. Zudem weisen die Zähne sämtlicher Formschlusseingriffselemente 15a, 16a, 16a in diesem Ausführungsbeispiels am Zahnfuß eine Breite von ca. 5,3 Millimeter auf. Außerdem umfassen sämtliche Formschlusseingriffselemente 15a, 16a, 17a Zahnzwischenräume mit einer gleichen Breite, die in diesem Ausführungsbeispiels ca. 16,4 Millimeter beträgt.The teeth of the positive locking elements 15a . 16a . 17a are all formed analog. In this case, all teeth of one of the positive locking elements 15a . 16a . 17a an equal flank height. In this embodiment, the flank height of all teeth is about 1.5 millimeters. An Einspurhöhe of the teeth, each one of the Formschlusseingriffselemente 15a . 16a . 17a are assigned, is also the same. In addition, the teeth of all Formschlusseingriffselemente 15a . 16a . 16a in this embodiment, the tooth root on a width of about 5.3 millimeters. In addition, all form-fitting engagement elements include 15a . 16a . 17a Interdental spaces with a same width, which is approximately 16.4 millimeters in this embodiment.
Die beiden Formschlusseingriffselemente 15a, 16a sind dabei symmetrisch angeordnet. Die Zähne des Formschlusseingriffselements 16a sind genau mittig zwischen den Zähnen des Formschlusseingriffselements 15a angeordnet. Die beiden Formschlusseingriffselemente 15a, 16a sind um einen halben Zahnabstand gegeneinander verdreht angeordnet. Die Formschlusseinheit 11a weist somit eine Verzahnungsgesamtgeometrie auf, bei der die Zähne der beiden Formschlusseingriffselemente wechselweise und jeweils äquidistant angeordnet sind.The two form-fitting engagement elements 15a . 16a are arranged symmetrically. The teeth of the form-fitting engagement element 16a are exactly in the middle between the teeth of the form-fitting engagement element 15a arranged. The two form-fitting engagement elements 15a . 16a are arranged rotated by half a tooth distance from each other. The form-fitting unit 11a thus has a total gear geometry, in which the teeth of the two form-fitting engagement elements are arranged alternately and respectively equidistant.
In einem Schließvorgang der Formschlusskupplungsvorrichtung, in dem die beiden Formschlusseinheiten 11a, 13a gegeneinander bewegt werden, kann es zu einer Zahn-auf-Zahn-Stellung der beiden Formschlusseinheiten 11a, 13a kommen. Aufgrund der gleichen Verzahnungsgeometrie der Formschlusseingriffselemente 15a, 16a, 17a sowie der symmetrischen Anordnung der Formschlusseingriffselemente 15a, 16a kann lediglich eines der beiden Formschlusseingriffselemente 15a, 16a der Formschlusseinheit 11a in einer Zahn-auf-Zahn-Stellung mit dem Formschlusseingriffselement 17a der Formschlusseinheit 13a stehen.In a closing operation of the form-locking coupling device, in which the two form-locking units 11a . 13a can be moved against each other, it can be a tooth-on-tooth position of the two form-locking units 11a . 13a come. Due to the same gearing geometry of the form-fitting engagement elements 15a . 16a . 17a as well as the symmetrical arrangement of the form-fitting engagement elements 15a . 16a can only one of the two form-fitting engagement elements 15a . 16a the form-locking unit 11a in a tooth-on-tooth position with the form-fitting engagement element 17a the form-locking unit 13a stand.
Das Abstützelement 21a der Kupplungshälfte 10a und der Betätigungskolben 23a der Betätigungseinheit 26a sind einstückig ausgebildet. Zum Schließen der Formschlusskupplungsvorrichtung wird der Betätigungskolben 23a mit einer Kraft beaufschlagt, durch die die Formschlusseinheit 11a mit den Formschlusseingriffselementen 15a, 16a in Richtung der Formschlusseinheit 13a mit dem Formschlusseingriffselement 17a bewegt wird. Steht dabei beispielsweise das Formschlusseingriffselement 15a in einer Zahn-auf-Zahn-Stellung (vgl. 2), wird das Federelement 24a bei einer weiteren Betätigung des Betätigungskolbens 23a komprimiert.The support element 21a the coupling half 10a and the actuating piston 23a the operating unit 26a are integrally formed. To close the form-locking coupling device of the actuating piston 23a acted upon by a force through which the form-locking unit 11a with the form-fitting engagement elements 15a . 16a in the direction of the form-locking unit 13a with the Form-fitting engagement element 17a is moved. For example, is the form-fit engagement element 15a in a tooth-on-tooth position (cf. 2 ), becomes the spring element 24a in a further actuation of the actuating piston 23a compressed.
Die Zähne des Formschlusseingriffselements 16a greifen dadurch in die Zahnzwischenräume des Formschlusseingriffselements 17a ein. Durch ein zwischen den Kupplungshälften 10a, 12a wirkendes Drehmoment werden die beiden Formschlusseinheiten 11a, 13a anschließend gegeneinander verdreht. Zahnflanken der Zähne der beiden Formschlusseingriffselemente 16a, 17a werden dadurch in formschlüssigen Kontakt miteinander gebracht. Sobald die Zahnflanken in formschlüssigen Kontakt stehen, stehen die Zähne des dritten Formschlusselements 15a den Zahnzwischenräumen des Formschlusseingriffselements 17a gegenüber. Das Federelement 24a bringt daraufhin das Formschlusseingriffselement 15a ebenfalls in eine Eingriffsstellung mit dem Formschlusseingriffselement 17a.The teeth of the form-fitting engagement element 16a thereby engage in the interdental spaces of the form-fitting engagement element 17a one. Through one between the coupling halves 10a . 12a acting torque are the two form-fitting units 11a . 13a then twisted against each other. Tooth flanks of the teeth of the two form-fitting engagement elements 16a . 17a are thereby brought into positive contact with each other. As soon as the tooth flanks are in positive contact, the teeth of the third form-locking element stand 15a the interdental spaces of the form-fitting engagement element 17a across from. The spring element 24a then brings the form-fitting engagement element 15a also in an engaged position with the form-fitting engagement element 17a ,
Sobald die beiden Formschlusseingriffselemente 15a, 16a in die Zahnzwischenräume des Formschlusseingriffselements 17a eingegriffen haben, ist die Formschlusskupplungsvorrichtung geschlossen. In geschlossenem Zustand greifen jeweils einer der Zähne des Formschlusseingriffselements 15a und einer der Zähne des Formschlusseingriffselements 16a gemeinsam in einen der Zahnzwischenräume des Formschlusseingriffselements 17a ein. In Abhängigkeit von einer Orientierung eines übertragenen Moments ist daher nur eines der beiden Formschlusseingriffselemente 15a, 16a der Formschlusseinheit 11a an einer Kraftübertragung beteiligt.Once the two form-fitting engagement elements 15a . 16a in the interdental spaces of the form-fitting engagement element 17a have intervened, the positive-action coupling device is closed. When closed, each of the teeth of the form-fitting engagement element engage 15a and one of the teeth of the form-fitting engagement element 16a together in one of the interdental spaces of the form-fitting engagement element 17a one. Depending on an orientation of a transmitted torque is therefore only one of the two form-fitting engagement elements 15a . 16a the form-locking unit 11a involved in a power transmission.
Die Formschlusskupplungsvorrichtung ist zur Ausbildung einer Formschlusskupplung für ein Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehen. In der dargestellten Ausführung wird die Formschlusskupplungsvorrichtung als eine Klauenbremse verwendet, mittels der in dem Kraftfahrzeuggetriebe ein Getriebeelement formschlüssig und drehfest mit einem Getriebegehäuse 29a verbunden werden kann. Zur Anbindung der Kupplungshälfte 10a an das Getriebegehäuse 29a weist das Formschlusseingriffselement 15a an seiner Außenseite eine Längsverzahnung 30a auf, mittels der es drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Getriebegehäuse 29a verbunden ist. Die Kupplungshälfte 10a ist somit fixiert. Die Kupplungshälfte 12a ist mit einer nicht näher dargestellten Getriebewelle verbunden, die in einem Getriebegang des Kraftfahrzeuggetriebes fixiert werden soll. Grundsätzlich ist auch denkbar, die Kupplungshälfte 10a ebenfalls mit einem rotierenden Getriebeelement zu verbinden, wodurch die Formschlusskupplungsvorrichtung als eine Kupplung drehbarer Bauteile wirkt.The form-locking coupling device is provided for forming a form-locking coupling for a motor vehicle transmission. In the illustrated embodiment, the positive locking coupling device is used as a claw brake, by means of the in the motor vehicle transmission, a transmission element form-fitting and rotationally fixed to a transmission housing 29a can be connected. For connection of the coupling half 10a to the gearbox 29a has the form-fit engagement element 15a on its outside a spline 30a on, by means of it rotatably, but axially displaceable with the gear housing 29a connected is. The coupling half 10a is thus fixed. The coupling half 12a is connected to a transmission shaft, not shown, which is to be fixed in a gear of the motor vehicle transmission. In principle, it is also conceivable, the coupling half 10a also to be connected to a rotating gear member, whereby the positive locking coupling device acts as a coupling of rotatable components.
In den 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 4, verwiesen werden kann. Gleich bleibende Bauteile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 4 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele der 5 und 6 ersetzt. Bezüglich gleich bleibender Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 4, verwiesen werden.In the 5 and 6 a further embodiment of the invention is shown. The following descriptions are essentially limited to the differences between the embodiments, with respect to the same components, features and functions on the description of the other embodiments, in particular the 1 to 4 , can be referenced. Constant components are provided with the same reference numerals. To distinguish the embodiments, the letter a in the reference numerals of the embodiment in the 1 to 4 by the letter b in the reference numerals of the embodiments of 5 and 6 replaced. With regard to components that remain the same, in particular with regard to components having the same reference numerals, it is also possible in principle to refer to the drawings and / or the description of the other exemplary embodiments, in particular, FIGS 1 to 4 , to get expelled.
Die 5 und 6 zeigen eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Formschlusskupplungsvorrichtung mit einer ersten Kupplungshälfte 10b, die eine erste Formschlusseinheit 11b aufweist, und mit einer zweiten Kupplungshälfte 12b, die eine zweite, drehfest mit der ersten Formschlusseinheit 11b verbindbare Formschlusseinheit 13b aufweist. Die Formschlusskupplungsvorrichtung umfasst eine Betätigungseinheit 26b, mittels der die Formschlusseinheit 12b entlang einer Betätigungsrichtung 14b axial verschiebbar ist. Die Betätigungseinheit umfasst dazu einen Betätigungskolben 23b und einen nicht näher dargestellten Betätigungsaktuator, mittels dem der Betätigungskolben 23b mit einer Betätigungskraft beaufschlagbar ist.The 5 and 6 show a further embodiment of a form-locking coupling device according to the invention with a first coupling half 10b , which is a first form-fitting unit 11b has, and with a second coupling half 12b , which is a second, non-rotatable with the first form-locking unit 11b connectable form-fitting unit 13b having. The positive locking coupling device comprises an actuating unit 26b , By means of the form-locking unit 12b along an actuating direction 14b is axially displaceable. The actuating unit comprises an actuating piston for this purpose 23b and an actuating actuator, not shown, by means of which the actuating piston 23b can be acted upon by an actuating force.
Die Formschlusseinheit 11b der Kupplungshälfte 10b umfasst zwei mittels einer Längsverzahnung 28b drehfest miteinander gekoppelte Formschlusseingriffselemente 15b, 16b, die entlang der Betätigungsrichtung gegeneinander verschiebbar sind. Weiter umfasst die Kupplungshälfte 10b eine Federeinheit 19b mit zwei Federelementen 24b, 25b und ein Abstützelement 21b, gegen das die Federelemente 24b, 25b der Federeinheit 19b jeweils eines der Formschlusseingriffselemente 15, 16b abstützen. Die Formschlusseingriffselemente 15b, 16b umfassen jeweils eine Klauenverzahnung. Zähne der beiden Formschlusseingriffselemente 15b, 16b sind jeweils versetzt zueinander auf einem gleichen Wirkkreisdurchmesser angeordnet.The form-fitting unit 11b the coupling half 10b includes two by means of a spline 28b non-rotatably coupled form-fitting engagement elements 15b . 16b which are mutually displaceable along the actuation direction. Next comprises the coupling half 10b a spring unit 19b with two spring elements 24b . 25b and a support element 21b , against which the spring elements 24b . 25b the spring unit 19b each one of the form-fitting engagement elements 15 . 16b support. The form-fitting engagement elements 15b . 16b each include a dog teeth. Teeth of the two form-fitting engagement elements 15b . 16b are each offset to each other on a same effective diameter diameter arranged.
Die Formschlusseinheit 13b der zweiten Kupplungshälfte 12b umfasst zwei drehfest miteinander gekoppelte Formschlusselemente 17b, 18b, die entlang der Betätigungsrichtung 14b gegeneinander verschiebbar sind. Das Formschlusseingriffselement 17b ist teilweise als ein Hohlzylinder ausgeführt, in dem das Formschlusseingriffselement 16b geführt ist. Zur drehfesten Verbindung umfassen die beiden Formschlusseingriffselemente 17b, 18b eine Längsverzahnung 28b, die in einem Innenumfang des Formschlusseingriffselements 17b und einem Außenumfang des Formschlusseingriffselements 18b eingebracht ist.The form-fitting unit 13b the second coupling half 12b comprises two non-rotatably coupled form-fitting elements 17b . 18b along the actuation direction 14b are mutually displaceable. The form-fitting engagement element 17b is partially designed as a hollow cylinder in which the form-fitting engagement element 16b guided is. For rotationally fixed connection, the two form-fitting engagement elements 17b . 18b a spline 28b in an inner circumference of the form-fitting engagement element 17b and an outer periphery of the form-fitting engagement member 18b is introduced.
Die Kupplungshälfte 10b umfasst eine Federeinheit 20b, über die die beiden Formschlusselemente 17b, 18b für Bewegungen entlang der Betätigungsrichtung 14b elastisch miteinander gekoppelt sind. Die Federeinheit 19b weist dabei lediglich ein einziges Federelement 31b auf, das dem Formschlusselement 18b zugeordnet ist. Das Federelement 31b ist als eine Druckfeder ausgebildet, die zwischen dem Formschlusselement 18b und einem Abstützelement 22b angeordnet ist. Das andere Formschlusseingriffselement 17b der Formschlusseinheit 13b ist fest mit dem Abstützelement 22b verbunden.The coupling half 10b includes a spring unit 20b , about which the two positive locking elements 17b . 18b for movements along the direction of actuation 14b are elastically coupled together. The spring unit 19b has only a single spring element 31b on, the positive-locking element 18b assigned. The spring element 31b is formed as a compression spring between the positive locking element 18b and a support element 22b is arranged. The other form-fitting engagement element 17b the form-locking unit 13b is fixed to the support element 22b connected.
Die vier Formschlusseingriffselemente 15b, 16b, 17b, 18b weisen jeweils eine gleiche Zahnzahl auf. Zudem ist eine Verzahnungsgeometrie der Formschlusseingriffselemente 15b, 16b, 17b, 18b im Wesentlichen gleich. Bei jedem der Formschlusseingriffselemente sind Zahnzwischenräume in etwa dreimal so groß wie Zahnbreiten. Die jeweils drehfest miteinander verbundenen Formschlusseingriffselemente 15b, 16b, 17b, 18b der Formschlusseinheiten 11b, 13b sind dabei jeweils versetzt zueinander angeordnet, wodurch die Formschlusseinheiten 11b, 13b eine Verzahnungsgeometrie aufweisen, bei der Zahnbreiten und Zahnabstände in etwa gleich groß sind.The four form-fitting engagement elements 15b . 16b . 17b . 18b each have the same number of teeth. In addition, a gearing geometry of the form-fitting engagement elements 15b . 16b . 17b . 18b essentially the same. In each of the positive engagement elements, interdental spaces are about three times as large as tooth widths. Each rotatably connected to each other form-fitting engagement elements 15b . 16b . 17b . 18b the form-locking units 11b . 13b are each offset from each other, whereby the form-locking units 11b . 13b have a Verzahnungsgeometrie in which tooth widths and tooth spaces are approximately equal.
Tritt in einem Schließvorgang der Formschlusskupplungsvorrichtung eine Zahn-auf-Zahn-Stellung auf, werden die beiden Federeinheiten 19b, 20b komprimiert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel stehen sich die Zähne der Formschlusseingriffselemente 16b, 18b und die Zähne der Formschlusseingriffselemente 15, 17b jeweils gegenüber. Das Formschlusseingriffselement 17b ist starr mit dem Betätigungskolben 23b verbunden.If a tooth-on-tooth position occurs in a closing operation of the positive locking coupling device, the two spring units become 19b . 20b compressed. In the illustrated embodiment, the teeth of the form-fitting engagement elements 16b . 18b and the teeth of the form-fitting engagement elements 15 . 17b opposite each other. The form-fitting engagement element 17b is rigid with the actuating piston 23b connected.
Die Bewegung des Formschlusseingriffselements 17b komprimiert durch die Zahn-auf-Zahn-Stellung mit dem Formschlusseingriffselement 15b zunächst das Federelement 24b, das dem Formschlusseingriffselement 15b zugeordnet ist. Das Formschlusseingriffselement 18b ist über die Federeinheit 20b bewegungstechnisch an das Formschlusseingriffselement 17b und somit auch an den Betätigungskolben 23 gekoppelt. Bei einer weiteren Bewegung des Betätigungskolbens 23b wird das Formschlusseingriffselement 17b in Richtung des Formschlusseingriffselements 16b bewegt und das Federelement 25b komprimiert. Das Federelement 31b weist eine Federsteifigkeit auf, die kleiner ist als Federsteifigkeiten der Federelemente 24b, 25b. Das Formschlusseingriffselement 18b bleibt daher bezüglich des Formschlusseingriffselements 17b stehen (vgl. 6).The movement of the form-locking engagement element 17b compressed by the tooth-on-tooth position with the form-fitting engagement element 15b first the spring element 24b that is the positive engagement element 15b assigned. The form-fitting engagement element 18b is about the spring unit 20b in terms of movement, to the form-fit engagement element 17b and thus also to the actuating piston 23 coupled. In a further movement of the actuating piston 23b becomes the form-fit engagement element 17b in the direction of the form-fitting engagement element 16b moves and the spring element 25b compressed. The spring element 31b has a spring stiffness that is smaller than spring stiffness of the spring elements 24b . 25b , The form-fitting engagement element 18b therefore remains with respect to the form-fitting engagement element 17b stand (cf. 6 ).
Durch die unterschiedlichen Wege der Federelemente 24b, 25b weisen die Zähne des Formschlusseingriffselements 16b in Bezug auf die Zähne des Formschlusseingriffselements 15b einen Überstand auf. Durch ein zwischen den Kupplungshälften 10b, 12b wirkendes Moment werden die beiden Formschlusseinheiten 11b, 13b gegeneinander verdreht. In Drehrichtung gerichtete Zahnflanken der Zähne der Formschlusseingriffselemente 15b, 16b, 17b, 18b werden dadurch in formschlüssigen Kontakt miteinander gebracht.Due to the different ways of the spring elements 24b . 25b have the teeth of the form-fitting engagement element 16b with respect to the teeth of the form-fitting engagement element 15b a supernatant on. Through one between the coupling halves 10b . 12b acting moment become the two form-fitting units 11b . 13b twisted against each other. Direction of rotation directed tooth flanks of the teeth of the form-fitting engagement elements 15b . 16b . 17b . 18b are thereby brought into positive contact with each other.
Sobald die Zahnflanken formschlüssig aneinander stehen, stehen sich sämtliche Formschlusseingriffselemente 15b, 16b, 17b, 18b in einer Zahn-auf-Lücke-Stellung gegenüber. Sobald die beiden Formschlusseingriffselemente 15b, 16b in die Zahnzwischenräume der Formschlusseingriffselemente 17, 18b eingegriffen haben, ist die Formschlusskupplungsvorrichtung geschlossen. In geschlossenem Zustand greifen jeweils einer der Zähne der Formschlusseingriffselemente 15b, 16b in einen der Zahnzwischenräume zwischen den Zähnen der beiden Formschlusseingriffselemente 17b, 18b ein. Unabhängigkeit von einer Orientierung eines übertragenen Moments sind daher stets sämtliche Formschlusseingriffselemente 15b, 16b, 17b, 18b an einer Kraftübertragung beteiligt. Sämtliche Zähne der Formschlusseingriffselemente 15b, 16b, 17b, 18b übertragen dabei das zwischen den Kupplungshälften 10b, 12b wirkende Moment.As soon as the tooth flanks are in a form-fitting manner, all form-fit engagement elements stand up 15b . 16b . 17b . 18b in a tooth-on-gap position opposite. Once the two form-fitting engagement elements 15b . 16b in the interdental spaces of the form-fitting engagement elements 17 . 18b have intervened, the positive-action coupling device is closed. In the closed state, each of the teeth of the form-fitting engagement elements engage 15b . 16b in one of the interdental spaces between the teeth of the two form-fitting engagement elements 17b . 18b one. Independence from an orientation of a transmitted moment are therefore always all positive engagement elements 15b . 16b . 17b . 18b involved in a power transmission. All teeth of the form-fitting engagement elements 15b . 16b . 17b . 18b transfer this between the coupling halves 10b . 12b acting moment.
Die dargestellte Formschlusskupplungsvorrichtung wird ebenfalls als eine Klauenbremse verwendet, mittels der in einem Kraftfahrzeuggetriebe ein Getriebeelement formschlüssig drehfest mit einem Getriebegehäuse 29b verbunden werden kann. Die Formschlusseinheit 13b ist dabei drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Getriebegehäuse 29b verbunden. Die Kupplungshälfte 12b ist somit fixiert. Zur Anbindung an das Getriebegehäuse 29b umfasst das Formschlusseingriffselement 17b eine Längsverzahnung 30b, mittels der es über ein Kupplungsgehäuse 27b fest mit dem Getriebegehäuse 29b verbunden ist. Die Kupplungshälfte 10b ist mit einer nicht näher dargestellten Getriebewelle verbunden, die in einem Getriebegang des Kraftfahrzeuggetriebes fixiert werden soll. Grundsätzlich ist auch denkbar, die Kupplungshälfte 12b ebenfalls mit einem rotierenden Getriebeelement zu verbinden, wodurch die Formschlusskupplungsvorrichtung als eine Kupplung drehbarer Bauteile wirkt.The form-fitting coupling device shown is also used as a claw brake, by means of which in a motor vehicle transmission, a transmission element form-fitting rotationally fixed to a transmission housing 29b can be connected. The form-fitting unit 13b is rotatably, but axially displaceable with the gearbox 29b connected. The coupling half 12b is thus fixed. For connection to the gearbox 29b includes the positive engagement element 17b a spline 30b by means of which it has a clutch housing 27b firmly with the gear housing 29b connected is. The coupling half 10b is connected to a transmission shaft, not shown, which is to be fixed in a gear of the motor vehicle transmission. In principle, it is also conceivable, the coupling half 12b also to be connected to a rotating gear member, whereby the positive locking coupling device acts as a coupling of rotatable components.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 10242759 A1 [0002] DE 10242759 A1 [0002]
