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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Kupplungen, die wählbare variable
Betriebsmodi aufweisen, und insbesondere auf eine Kupplung, die
einen Elektromagnet-Aktuator zum wählbaren Initiieren variabler
Betriebsmodi aufweist.
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HINTERGRUND
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Die
Aussagen in diesem Abschnitt bieten lediglich Hintergrundinformationen
in Bezug auf die vorliegende Offenbarung, sie brauchen jedoch nicht unbedingt
Stand der Technik zu bilden.
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Automatikgetriebe
stellen durch wählbares Betätigen einer
oder mehrerer Bremsen oder Kupplungen eine Mehrzahl von Vorwärts- und
Rückwärts-Drehzahl- oder Übersetzungsverhältnissen
bereit. Ein Typ einer Bremse oder Kupplung, der in Automatikgetrieben
nutzbar ist, ist als Kupplung mit wählbarem Freilauf bekannt. Eine
Kupplung mit wählbarem
Freilauf ist ähnlich
einer Grundfreilaufkupplung, die einen ”verriegelten” Modus
in einer Drehrichtung und einen ”Freilauf”-Modus in der entgegengesetzten
Drehrichtung enthält.
In der Grundfreilaufkupplung wird der Betriebsmodus durch die Richtung
des Drehmoments bestimmt, das an das Eingangselement angelegt wird.
Ferner kann eine Kupplung mit wählbarem
Freilauf in einer oder beiden Drehrichtungen eine Antriebsverbindung
zwischen einem Eingangselement und einem Ausgangselement herstellen
und kann bei Bedarf ebenfalls in einer oder beiden Drehrichtungen
freilaufen. Als ein Beispiel kann eine Kupplung mit wählbarem
Freilauf zum Übertragen
von Drehmoment von einem Motor zu einem Getriebe und zum Unterbrechen
der Übertragung
des Rückwärtsdrehmoments
von dem Getriebe zu dem Motor implementiert werden.
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Typische
Kupplungen mit wählbarem
Freilauf in Automatikgetrieben nutzen häufig ein Hochdruck-Hydrauliksteuersystem,
das zum Betätigen
der Kupplung mit wählbarem
Freilauf verwendet wird. Allerdings gibt es Anwendungen wie etwa
Hybridelektrofahrzeuge, die ansonsten kein Hochdruck-Hydrauliksteuersystem
erfordern können.
Somit besteht ein Bedarf an einer neuen und verbesserten Kupplung mit
wählbarem
Freilauf, die für
die Betätigung
kein Hochdruckhydrauliksystem erfordert.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In
einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Kupplung zum Übertragen
von Drehmoment zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element
geschaffen. Die Kupplung enthält eine
Verriegelungsplatte, einen Träger,
ein erstes Eingriffelement, ein erstes Anlegevorbelastungselement,
eine erste Löseplatte,
ein erstes Lösevorbelastungselement
und einen ersten Elektromagneten. Die Verriegelungsplatte enthält eine
erste Eingriffnut. Der Träger
ist benachbart zu der Verriegelungsplatte angeordnet und der Träger enthält eine
erste Öffnung.
Das erste Eingriffelement ist drehbar in der ersten Öffnung des
Trägers
gehalten und weist einen Betätigungsabschnitt
und einen Eingriffabschnitt auf. Das erste Eingriffelement ist in
eine Eingriffposition und in eine Löseposition drehbar, wobei der
Eingriffabschnitt des ersten Eingriffelements in der ersten Eingriffnut
angeordnet ist, wenn das erste Eingriffelement in der Eingriffposition
ist. Das erste Anlegevorbelastungselement enthält eine Anlegekraft zum Drehen
des ersten Eingriffelements in die Eingriffposition. Die erste Eingriffplatte
steht in Verbindung mit dem Betätigungsabschnitt
des ersten Eingriffelements. Das erste Lösevorbelastungselement enthält eine
Lösekraft
zum Drehen des ersten Eingriffelements in die Löseposition. Der erste Elektromagnet ist
in der Nähe
der ersten Löseplatte
angeordnet und enthält
eine elektromagnetische Kraft. Das erste Eingriffelement ist in
der Eingriffposition, wenn eine Kombination der Anlegekraft und
der elektromagnetischen Kraft größer als
die Lösekraft
ist, und das erste Eingriffelement ist in der Löseposition, wenn die Lösekraft
größer als
die Kombination der Anlegekraft und der elektromagnetischen Kraft
ist.
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In
einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält die Kupplung
ferner eine zweite Eingriffnut in der Verriegelungsplatte, eine
zweite Öffnung
in dem Träger,
ein zweites Eingriffelement, das in der zweiten Öffnung angeordnet ist und dem
ersten Eingriffelement gegenüberliegt,
eine zweite Anlegefeder, die innerhalb der zweiten Öffnung angeordnet
ist, eine zweite Löseplatte,
die zu dem Träger
benachbart ist, ein zweites Lösevorbelastungselement und
einen zweiten Elektromagneten, der in der Nähe der zweiten Löseplatte
angeordnet ist.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung sind
die erste Löseplatte
und die zweite Löseplatte
konzentrische ringförmige
Elemente.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält die erste
Löseplatte ferner
einen Innendurchmesser und einen ersten Betätigungsabschnitt, der innerhalb
des Innendurchmessers angeordnet ist, und enthält die zweite Löseplatte
ferner einen Außendurchmesser
und einen zweiten Betätigungsabschnitt,
der außerhalb
des Außendurchmessers
angeordnet ist.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält der erste
Betätigungsabschnitt
einen Einführungsabschnitt
in Kontakt mit dem Betätigungsabschnitt
des ersten Eingriffelements und enthält der zweite Betätigungsabschnitt einen
zweiten Einführungsabschnitt
in Kontakt mit einem zweiten Betätigungsabschnitt
des zweiten Eingriffelements.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält die Kupplung
ferner ein erstes Elektromagnetgehäuse, das über dem ersten Elektromagneten
angeordnet ist, und ein zweites Elektromagnetgehäuse, das über dem zweiten Elektromagneten
angeordnet ist.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält das erste
Elektromagnetgehäuse
einen ersten Absatzabschnitt und enthält das zweite Elektromagnetgehäuse einen
zweiten Absatzabschnitt, wobei das erste Lösevorbelastungselement auf
dem ersten Absatzabschnitt angeordnet ist und das zweite Lösevorbelastungselement
auf dem zweiten Absatzabschnitt angeordnet ist.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung sind
das erste Lösevorbelastungselement
und das zweite Lösevorbelastungselement
Tellerfedern.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält der Träger einen
zu der ersten Öffnung
benachbarten Drehabschnitt, der die Drehachse des ersten Eingriffelements
definiert.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält die Kupplung
ferner eine Mehrzahl erster Eingriffelemente und eine Mehrzahl zweiter
Eingriffelemente.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine
Entfernung zwischen der ersten Eingriffnut und der zweiten Eingriffnut
im Wesentlichen dieselbe wie eine Entfernung zwischen dem ersten
Eingriffelement und dem zweiten Eingriffelement.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist
der Träger
einen Absatzabschnitt auf, der benachbart zu der ersten Öffnung ist,
und ist das erste Anlegevorbelastungselement eine Schraubenfeder,
die zwischen dem Absatzabschnitt und dem Eingriffabschnitt des ersten Eingriffelements
angeordnet ist.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist
die erste Eingriffnut ein Profil auf, das im Wesentlichen dasselbe
wie ein Teilprofil des ersten Eingriffelements innerhalb der ersten
Eingriffnut ist.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird
eine Kupplung zum Übertragen
von Drehmoment zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element
in einem Fahrzeug geschaffen. Die Kupplung enthält eine Verriegelungsplatte,
einen Träger,
ein Paar gegenüberliegender
Eingriffelemente, ein Paar Anlegevorbelastungselemente, ein Paar
Löseplatten,
ein Paar Lösevorbelastungselemente
und ein Paar Elektromagnete. Die Verriegelungsplatte enthält ein Paar
Eingriffnuten. Der Träger
ist benachbart zu der Verriegelungsplatte angeordnet und enthält ein Paar Öffnungen.
Das Paar gegenüberliegender
Eingriffelemente ist in dem Paar der Öffnungen des Trägers drehbar
gestützt. Das
Paar der Eingriffelemente enthält
jeweils einen Betätigungsabschnitt
und einen Eingriffabschnitt, wobei jedes Eingriffelement des Paars
der Eingriffelemente in eine Eingriffposition und in eine Löseposition
drehbar ist und wobei der Eingriffabschnitt wenigstens eines Eingriffelements
des Paars der Eingriffelemente in einer Nut des Paars der Eingriffnuten in
der Eingriffposition angeordnet ist. Das Paar der Anlegevorbelastungselemente
enthält
jeweils eine Anlegekraft zum Drehen eines Eingriffelements des Paars
der Eingriffelemente in die Eingriffposition. Das Paar der Löseplatten
steht jeweils in Verbindung mit dem Betätigungsabschnitt eines Eingriffelements
des Paars der Eingriffelemente. Das Paar der Lösevorbelastungselemente enthält jeweils
eine Lösekraft
zum Drehen eines Eingriffelements des Paars der Eingriffelemente
in die Löseposition.
Das Paar der Elektromagneten ist in der Nähe der Löseplatte angeordnet und jeder
Elektromagnet des Paars der Elektromagnete enthält eine elektromagnetische
Kraft. Jedes Eingriffelement des Paars der Eingriffelemente bewegt
sich in die Eingriffposition, wenn eine Kombination der Anlegekraft
und der elektromagnetischen Kraft größer als die Lösekraft
ist, und jedes der Eingriffelemente bewegt sich in die Löseposition,
wenn die Lösekraft
größer als
die Kombination der Anlegekraft und der elektromagnetischen Kraft
ist.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung sind
das Paar der Löseplatten
konzentrische ringförmige
Platten.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung sind
die Lösevorbelastungselemente
konzentrische Tellerfedern.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält die Kupplung
ferner ein Paar Elektromagnetgehäuse
[engl.: ”electromagnetic
housings”],
die über
dem Paar der Elektromagneten angeordnet sind, und wobei das Paar
der Elektromagnetgehäuse
relativ zu dem Paar der Elektromagneten drehbar ist.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält der Träger ferner
einen Absatzabschnitt und ist das Paar der Anlegevorbelastungselemente
auf dem Absatzabschnitt angeordnet.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält die Kupplung
ferner eine Mehrzahl von Paaren gegenüberliegender Eingriffelemente.
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In
einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist
das Paar der Eingriffnuten Profile auf, die im Wesentlichen dieselben
sind wie die Profile des Paars gegenüberliegender Eingriffelemente
innerhalb der Verriegelungsplatte, wenn das Paar der gegenüberliegenden
Eingriffelemente in den Eingriffpositionen ist.
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Weitere
Bereiche der Anwendbarkeit gehen aus der im Folgenden gegebenen
Beschreibung hervor. Selbstverständlich
sind die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung bestimmt
und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Seitenansicht einer Kupplung zwischen einer Antriebswelle und
einer Abtriebswelle in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist
eine Vorderansicht einer Verriegelungsplatte in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung;
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3 ist
eine Vorderansicht in Richtung des Pfeils C-C in 1 eines
Trägers
der Kupplung in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Offenbarung;
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4 ist
eine Vorderansicht in Richtung des Pfeils D-D in 1 konzentrischer
Löseplatten
der Kupplung in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Offenbarung;
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5 ist
eine Querschnittsansicht der Kupplung in Richtung des Pfeils E-E
in 3 in einem Freilaufverriegelungszustand in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Offenbarung; und
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6 ist
eine Querschnittsansicht der Kupplung in Richtung des Pfeils F-F
in 3 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Offenbarung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNSGFORMEN
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In
den Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche
Komponenten beziehen, ist in 1 eine Seitenansicht
einer Kupplung 10 in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der Offenbarung dargestellt. Die Kupplung 10 ist allgemein zwischen
einer ersten Welle 12 und einer zweiten Welle 14 angeordnet.
Wie im Folgenden beschrieben ist, treibt in dem dargestellten Beispiel
die erste Welle 12 die zweite Welle 14 in einer
ersten Drehrichtung A oder in einer zweiten Drehrichtung B an, wird
sie durch sie angetrieben oder läuft
sie im Freilauf. In dem dargestellten Beispiel sind die erste Welle 12 und
die zweite Welle 14 Komponenten in einem elektrisch variablen
Mehrmodusgetriebe (EVT), einem Automatikgetriebe, das synchrone
Schaltungen ausführt.
Das EVT weist ein Gehäuse 15 auf,
das im Kraftfahrzeug ein Getriebegehäuse ist. Allerdings weichen
andere Gehäuse
nicht von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung ab und kann die
Kupplung 10 zwischen zwei beliebigen feststehenden oder
sich drehenden Elementen innerhalb irgendeines Getriebetyps genutzt
werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Die
Kupplung 10 enthält
allgemein eine Verriegelungsplatte 16, einen Träger 18,
eine äußere oder
erste Löseplatte 20,
eine innere oder zweite Löseplatte 22,
ein äußeres oder
erstes Elektromagnetgehäuse 24,
ein inneres oder zweites Elektromagnetgehäuse 26, einen äußeren oder
ersten Elektromagneten 28 und einen inneren oder zweiten
Elektromagneten 30.
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Nunmehr
in 2 und 6 sind eine Vorderansicht und
eine Schnittansicht der Verriegelungsplatte 16 in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der Offenbarung gezeigt. Die Verriegelungsplatte 16 ist
mit der ersten Welle 12 gekoppelt und drehbar. Die Verriegelungsplatte 16 ist
allgemein ringförmig
und enthält
eine Verriegelungsfläche 37. Auf
der Verriegelungsfläche 37 sind
eine Mehrzahl erster Eingriffnuten 38 und eine Mehrzahl
zweiter Eingriffnuten 40 angeordnet. Die ersten Eingriffnuten 38 und
die zweiten Eingriffnuten 40 verlaufen axial von der Verriegelungsfläche 37 in
die Verriegelungsplatte 16. Wie am besten in 6 zu
sehen ist, weisen die Eingriffnuten 38, 40 vorzugsweise
ein angewinkeltes Profil auf. Die Eingriffnuten 38, 40 sind
um den Umfang der Verriegelungsplatte 16 angeordnet und
wechseln einander vorzugsweise ab. In dem dargestellten Beispiel
sind die Eingriffnuten 38, 40 als fünf Paare
enthalten, wobei jedes Paar eine erste Eingriffnut 38 und
eine zweite Eingriffnut 40 enthält. Allerdings sollte gewürdigt werden,
dass andere Anordnungen und Anzahlen von Eingriffnuten 38, 40 verwendet
werden können,
ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Wie
zuvor erwähnt
wurde, ist die Verriegelungsplatte 16 drehend mit der ersten
Welle 12 gekoppelt. Zum Beispiel weist die Verriegelungsplatte 16 Keilnaben 41 in
Eingriff mit Keilnuten (nicht gezeigt) an der ersten Welle 12 auf.
Allerdings können
andere Verfahren zum drehenden Koppeln der ersten Welle 12und
der Verriegelungsplatte 16 genutzt werden, ohne von dem
Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Nun
in 3 und 6 sind eine Vorderansicht und
eine Schnittansicht des Trägers 18 in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der Offenbarung gezeigt. Der Träger 18 ist
benachbart zu der Verriegelungsplatte 16 angeordnet. Der
Träger 18 enthält eine
Trägerfläche 42 und
eine untere Fläche 44.
Die Trägerfläche 42 liegt
der Verriegelungsfläche 37 der
Verriegelungsplatte 16 (siehe 1) gegenüber. Der
Träger 18 ist
drehend mit der zweiten Welle 14 gekoppelt. Zum Beispiel
weist der Träger 18 Keilnaben 45 in
Eingriff mit Keilnuten (nicht gezeigt) an der zweiten Welle 14 auf.
Allerdings können
andere Verfahren zum drehenden Koppeln der zweiten Welle 14 und
des Trägers 18 genutzt
werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Der
Träger 18 definiert
eine Mehrzahl erster Öffnungen 46 und
eine Mehrzahl zweiter Öffnungen 48.
Die ersten und die zweiten Öffnungen 46, 48 verlaufen
allgemein von der Trägerfläche 42 zu
der unteren Fläche 44.
In dem dargestellten Beispiel sind die Öffnungen 46, 48 radial
an der Trägerfläche 42 des
Trägers 18 zentriert.
Allerdings können
die Öffnungen 46, 48 an
anderen Orten angeordnet sein, ohne von dem Umfang der vorliegenden
Offenbarung abzuweichen. Eine Umfangsentfernung zwischen den ersten
und den zweiten Öffnungen 46, 48 ist
vorzugsweise dieselbe wie eine Umfangsentfernung zwischen den ersten
und den zweiten Eingriffnuten 38, 40 der Verriegelungsplatte 16 (siehe 2).
Die Öffnungen 46, 48 enthalten
einen Drehabschnitt 50 und einen unteren Halteabschnitt 52.
Der Drehabschnitt 50 ist nahe der Trägerfläche 42 und steht in Umfangsrichtung
in die ersten Öffnungen 46 in
der Richtung B und in die zweiten Öffnungen 48 in der Richtung
A vor. Der untere Tragabschnitt 52 ist nahe der unteren
Trägerfläche 44 und
steht in der Richtung A in die ersten Öffnungen 46 und in
der Richtung B in die zweiten Öffnungen 48 vor.
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In
jeder der ersten Öffnungen 46 ist
ein erstes Eingriffelement 54 angeordnet und in jeder der zweiten Öffnungen 48 ist
ein zweites Eingriffelement 56 angeordnet. Die Eingriffelemente 54, 56 sind
allgemein lange, starre Elemente, die axial entlang einer Tangente
eines Radius des Trägers 18 ausgerichtet
sind. Das erste Eingriffelement 54 enthält einen ersten Eingriffabschnitt 58 und
einen ersten Löseabschnitt 60.
Das zweite Eingriffelement 56 enthält einen zweiten Eingriffabschnitt 62 und
einen zweiten Löseabschnitt 64.
Die Eingriffabschnitte 58, 62 sind nahe dem unteren
Halteabschnitt 52 des Trägers 18 innerhalb
der Öffnungen 46, 48.
Die Löseabschnitte 60, 64 sind
nahe dem Drehabschnitt 50 innerhalb der Öffnungen 46, 48.
Dementsprechend liegen die Eingriffelemente 54, 56 einander
gegenüber,
wobei entweder die Eingriffabschnitte 58, 62 oder
die Löseabschnitte 60, 64 einander
zugewandt sind. In dem dargestellten Beispiel berühren die
Eingriffelemente 54, 56 den Drehabschnitt 50 zwischen
den Eingriffabschnitten 58, 62 und den Löseabschnitten 60, 64 als ein
Drehpunkt. Allerdings sollte gewürdigt
werden, dass die Eingriffelemente 54, 56 auf andere
Weise wie etwa durch Stifte drehbar gehalten sein können, ohne
von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Die
Eingriffelemente 54, 56 sind zwischen einer Eingriffposition
und einer Löseposition
positionierbar. Wie durch das erste Eingriffelement 54 in 6 gezeigt
ist, weist die Eingriffposition den Eingriffabschnitt 58 des
ersten Eingriffelements 54 außerhalb der Öffnung 46 über die
Trägerfläche 42 hinaus
und innerhalb der ersten Eingriffnuten 38 angeordnet auf.
Wenn das zweite Eingriffelement 56 in der Eingriffposition
ist, ist der Eingriffabschnitt 62 des zweiten Eingriffelements 56 innerhalb
der zweiten Eingriffnuten 40 angeordnet. Vorzugsweise weisen die
Eingriffelemente 54, 56 innerhalb der Verriegelungsplatte 16 dasselbe
Profil wie ein Profil der Eingriffnuten 38, 40 auf.
Wie durch das zweite Eingriffelement 56 in 6 gezeigt
ist, weist die Löseposition den
zweiten Eingriffabschnitt 62 innerhalb der Öffnungen 48 nicht über die
Trägerfläche 42 hinaus
angeordnet auf. Wenn das zweite Eingriffelement 56 in der
Löseposition
ist, ist das zweite Eingriffelement 62 des zweiten Eingriffelements 56 innerhalb
der Öffnungen 48 nicht über die
Trägerfläche 42 hinaus
angeordnet.
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In
jeder der ersten Öffnungen 46 ist
ein erstes Anlegevorbelastungselement 66 angeordnet und in
jeder der zweiten Öffnungen 48 ist
ein zweites Anlegevorbelastungselement 68 angeordnet. Das
erste Anlegevorbelastungselement 66 steht in Verbindung mit
dem unteren Halteabschnitt 52 innerhalb der ersten Öffnungen 46 und
mit dem ersten Eingriffabschnitt 58 des ersten Eingriffelements 54.
Das zweite Anlegevorbelastungselement 68 steht in Verbindung mit
dem unteren Halteabschnitt 52 innerhalb der zweiten Öffnungen 48 und
mit dem zweiten Eingriffabschnitt 62 des zweiten Eingriffelements 56.
Die ersten und die zweiten Anlegevorbelastungselemente 66, 68 weisen
jeweils eine Anlegekraft auf die Eingriffelemente 54, 56 auf.
In dem dargestellten Beispiel sind die Anlegevorbelastungselemente 66, 68 Schraubenfedern.
Allerdings können
andere Vorbelastungselemente verwendet werden, ohne von dem Umfang
der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Nun
in 4 ist eine Vorderansicht der Löseplatten 20, 22 in
Richtung des Pfeils D-D aus 1 in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der Offenbarung gezeigt. Die Löseplatten 20, 22 sind
allgemein ringförmige
koaxiale Platten. Die erste Löseplatte 20 weist
einen Innendurchmesser 70 auf, der größer als der Außendurchmesser 72 der
zweiten Löseplatte 22 ist.
Eine Mehrzahl erster Löseelemente 74 verlaufen
radial von dem Innendurchmesser 70 der ersten Löseplatte 20 nach
innen und eine Mehrzahl zweiter Löseelemente 76 verlaufen
von dem Außendurchmesser 72 der zweiten Löseplatte 22 nach außen. Außerdem verlaufen
die Löseelemente 74, 76 axial
in Richtung des Trägers 18 und
stehen mit den Löseabschnitten 60, 64 der
Eingriffelemente 54, 56 in Verbindung (siehe 6).
In dem dargestellten Beispiel sind die ersten Löseelemente 74 in Umfangsrichtung
auf den ersten Löseabschnitt 60 der ersten
Eingriffelemente 54 ausgerichtet und sind die zweiten Löseelemente 76 in
Umfangsrichtung auf den zweiten Löseabschnitt 64 der
zweiten Eingriffelemente 56 ausgerichtet (siehe 3).
Alternativ können
die ersten Löseelemente 74 auf
die zweiten Eingriffelemente 56 ausgerichtet sein und können die zweiten
Löseelemente 76 auf
die ersten Eingriffelemente 54 ausgerichtet sein.
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Die
Löseplatten 20, 22 sind
jeweils zwischen einer Eingriffposition und einer Löseposition
positionierbar. In den Eingriffpositionen stehen die ersten und
die zweiten Löseplatten 20, 22 in
Kontakt mit dem ersten bzw. mit dem zweiten Elektromagnetgehäuse 24, 26.
In den Lösepositionen
stehen die erste und die zweite Löseplatte 20, 22 in
Kontakt mit der unteren Fläche 44 des
Trägers 18.
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Nun
in 5 ist eine Querschnittsansicht der Kupplung 10 in
Richtung des Pfeils E-E aus 3 in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der Offenbarung gezeigt. Die Elektromagneten 28, 30 sind allgemein
Spulen in Verbindung mit einer elektrischen Quelle und drehbar an
dem Gehäuse 15 befestigt.
Wenn die Elektromagneten 28, 30 unter Strom gesetzt
werden, erzeugen die Elektromagneten 28, 30 elektromagnetische
Kräfte.
Der erste Elektromagnet 28 weist eine elektromagnetische
Kraft auf, die auf die erste Löseplatte 20 wirkt,
und der zweite Elektromagnet 30 weist eine elektromagnetische
Kraft auf, die auf die zweite Löseplatte 22 wirkt. Die
elektromagnetischen Kräfte
wirken in der Weise auf die Löseplatten 20, 22,
dass sich die Löseplatten 20, 22 in
Richtung der Elektromagnetgehäuse 24, 26 bewegen.
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In
dem dargestellten Beispiel sind die Elektromagneten 28, 30 unabhängig zwischen
einem unter Strom stehenden Zustand (”ein”) und einem nicht unter Strom
stehenden Zustand (”aus”) steuerbar.
Es kann ein Zwischen-”Halte”-Zustand
verwendet werden, wobei der Zwischenzustand einen niedrigeren Strom über die
Elektromagneten 28, 30 verwendet, als er in der ”Ein”-Position
verwendet wird. Ein solcher Zwischenzustand kann erwünscht sein,
um den Leistungsverbrauch zu minimieren, wenn die Löseplatten 20, 22 in
den eingerückten
Positionen sind und wenn die Entfernung zwischen den Löseplatten 20, 22 und
den Elektromagneten 28, 30 kleiner als die Entfernung
zwischen den Löseplatten 20, 22 und den
Elektromagneten 28, 30 in den Lösepositionen ist.
Um den Leistungsverbrauch während
des Betätigens
der Kupplung 10 zu minimieren, ist die Entfernung zwischen
den Elektromagneten 28, 30 und den Löseplatten 20, 22 in
der Löseposition
vorzugsweise klein. Da die elektromagnetischen Kräfte, die
dazu verwendet werden, die Kupplung 10 zu betätigen, nicht
die von den Eingriffnuten 38, 40 zu den Eingriffelementen 54, 56 übertragene
Kraft zu überwinden oder
ihr zu widerstehen brauchen, weist die Kupplung 10 erwünschte Leistungsverwendungseigenschaften
auf.
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Das
erste Elektromagnetgehäuse 24 ist
benachbart zu der ersten Löseplatte 20 und
im Wesentlichen über
dem ersten Elektromagneten 28 angeordnet. Das zweite Elektromagnetgehäuse 26 ist
benachbart zu der zweiten Löseplatte 22 und
im Wesentlichen über
dem zweiten Elektromagneten 30 angeordnet. Der erste Elektromagnet 28 und
der zweite Elektromagnet 30 drehen sich allgemein nicht.
In dem dargestellten Beispiel sind der erste Elektromagnet 28 und
der zweite Elektromagnet 30 an dem Gehäuse 15 befestigt.
Das erste Elektromagnetgehäuse 24 weist einen
inneren Absatzabschnitt 78 auf und das zweite Elektromagnetgehäuse 26 weist
einen äußeren Absatzabschnitt 80 auf.
Die Absatzabschnitte 78, 80 stehen von den Elektromagnetgehäusen 24, 26 in
Richtung des radialen Mittelpunkts zwischen den Elektromagnetgehäusen 24, 26 vor.
Die Elektromagnetgehäuse 24, 26 drehen
sich allgemein an Lagern (nicht gezeigt) in Bezug auf die Elektromagneten 28, 30.
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Ferner
enthält
die Kupplung 10 ein äußeres oder
erstes Lösevorbelastungselement 82 und
ein inneres oder zweites Lösevorbelastungselement 84. Das
erste Lösevorbelastungselement 82 ist
zwischen der ersten Löseplatte 20 und
dem inneren Absatzabschnitt 78 des ersten Elektromagnetgehäuses 24 angeordnet.
Das zweite Lösevorbelastungselement 84 ist
zwischen der zweiten Löseplatte 22 und
dem äußeren Absatzabschnitt 80 des
zweiten Elektromagnetgehäuses 26 angeordnet.
Das erste und das zweite Lösevorbelastungselement 82, 84 weisen
jeweils an der ersten bzw. an der zweiten Löseplatte 20, 22 eine
Lösekraft
auf. In dem dargestellten Beispiel sind die Lösevorbelastungselemente 82, 84 Tellerfedern. Allerdings
können
andere Vorbelastungselemente verwendet werden, ohne von dem Umfang
der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Zusammen
anhand von 1–6 wird nun
der Betrieb der Kupplung 10 beschrieben. Wenn der erste
Elektromagnet 28 unter Strom gesetzt wird, bewegt sich
das erste Eingriffelement 54 in die Eingriffposition. Die
elektromagnetische Kraft von dem ersten Elektromagneten 28 zusammen
mit der Anlegekraft von dem ersten Anlegevorbelastungselement 66 ist
größer als
die Lösekraft
von dem ersten Lösevorbelastungselement 82.
Somit bewegt sich die erste Löseplatte 20 in
die Eingriffposition. Die Anlegekraft auf den ersten Eingriffabschnitt 58 des
ersten Eingriffelements 54 dreht das erste Eingriffelement 54 um
den Drehabschnitt 50 innerhalb der ersten Öffnungen 46 in
die ersten Eingriffnuten 38.
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Wenn
der erste Elektromagnet 28 nicht unter Strom gesetzt wird,
bewegt sich das erste Eingriffelement 54 in die Löseposition.
Die Lösekraft
von dem ersten Lösevorbelastungselement 82 ist
größer als die
Anlegekraft von dem ersten Anlegevorbelastungselement 66.
Somit bewegt sich die erste Löseplatte 20 in
die Löseposition.
Die Lösekraft
auf den ersten Löseabschnitt 60 des
ersten Eingriffelements 54 wird über die ersten Löseelemente 74 der
ersten Löseplatte 20 übertragen.
Dementsprechend dreht sich das erste Eingriffelement 54 um
den Drehabschnitt 50 innerhalb der ersten Öffnungen 46 in
die Löseposition.
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Wenn
der zweite Elektromagnet 30 unter Strom gesetzt wird, sind
die zweiten Eingriffelemente 56 in der Eingriffposition.
Die elektromagnetische Kraft von dem zweiten Elektromagneten 30 zusammen
mit der Anlegekraft von dem zweiten Anlegevorbelastungselement 68 ist
größer als
die Lösekraft
von dem zweiten Lösevorbelastungselement 84.
Somit bewegt sich die zweite Löseplatte 22 in
die Eingriffposition. Die Anlegekraft auf den zweiten Eingriffabschnitt 62 des
zweiten Eingriffelements 56 dreht die zweiten Eingriffelemente 56 um
den Drehabschnitt 50 innerhalb der zweiten Öffnungen 48 in
die zweiten Eingriffnuten 40.
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Wenn
der zweite Elektromagnet 30 nicht unter Strom gesetzt wird,
sind die zweiten Eingriffelemente 56 in der Löseposition.
Die Lösekraft
von dem zweiten Lösevorbelastungselement 84 ist
größer als die
Anlegekraft von dem zweiten Anlegevorbelastungselement 68.
Somit bewegt sich die zweite Löseplatte 22 in
die Löseposition.
Die Lösekraft
auf den zweiten Löseabschnitt 64 des
zweiten Eingriffelements 56 wird über die zweiten Löseelemente 76 der zweiten
Löseplatte 22 übertragen.
Dementsprechend dreht sich das zweite Eingriffelement 56 um
den Drehabschnitt 50 innerhalb der zweiten Öffnungen 48 in
die Löseposition.
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Die
Kupplung 10 ist unter vier Betriebsmodi elektrisch wählbar. Wie
in 5 und 6 gezeigt ist, ist in einem
ersten Betriebszustand das erste Eingriffelement 54 in
der Eingriffposition und das zweite Eingriffelement 56 in
der Löseposition.
In dem ersten Betriebszustand überträgt die Kupplung 10 in
der ersten Richtung A Drehmoment von der Verriegelungsplatte 16 zu
dem Träger 18 und
unterbricht in der zweiten Richtung B die Übertragung von Drehmoment von
der Verriegelungsplatte 16 zu dem Träger 18. Die erste
Richtung A und die zweite Richtung B sind als relative Drehrichtungen
der Verriegelungsplatte 16 in Bezug auf den Träger 18 gezeigt
und diskutiert und können
den absoluten Drehrichtungen der Verriegelungsplatte 16 oder
des Trägers 18 entsprechen
oder nicht entsprechen. In der ersten Richtung A wird Drehmoment
von der ersten Welle 12 über die Verriegelungsplatte 16 zu
den ersten Eingriffnuten 38, über die ersten Eingriffnuten 38 zu
dem ersten Eingriffabschnitt 58 des ersten Eingriffelements 54, über das
erste Eingriffelement 54 zu den ersten Öffnungen 46 des zweiten
Trägers 18 und über den
Träger 18 zu
der zweiten Welle 14 übertragen.
In der zweiten Richtung B ”läuft” die erste
Welle 12 gegenüber
der zweiten Welle 14 ”frei”. Genauer
dreht das Drehmoment von der ersten Welle 12 über die
ersten Eingriffnuten 38 der Verriegelungsplatte 16 das
erste Eingriffelement 54 vorübergehend aus dem Eingriff mit
den ersten Eingriffnuten 38, wobei es die Drehmomentübertragung
von der ersten Welle 12 zu der zweiten Welle 14 in
der zweiten Richtung B unterbricht.
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In
einem zweiten Betriebszustand ist das erste Eingriffelement 54 in
der Löseposition
und ist das zweite Eingriffelement 56 in der Eingriffposition. In
dem zweiten Betriebszustand unterbricht die Kupplung 10 die
Drehmomentübertragung
in der ersten Richtung A von der Verriegelungsplatte 16 zu dem
Träger 18 und überträgt Drehmoment
in der zweiten Richtung B von der Verriegelungsplatte 16 zu dem
Träger 18.
In der ersten Richtung A ”läuft” die erste
Welle 12 gegenüber
der zweiten Welle 14 ”frei”. Genauer
dreht das Drehmoment von der ersten Welle 12 über die
zweiten Eingriffnuten 40 der Verriegelungsplatte 16 das
zweite Eingriffelement 56 vorübergehend aus dem Eingriff
mit den zweiten Eingriffnuten 40, wobei es die Drehmomentübertragung
in der ersten Richtung A von der ersten Welle 12 zu der zweiten
Welle 14 unterbricht. In der zweiten Richtung B wird Drehmoment
von der ersten Welle 12 über die Verriegelungsplatte 16 zu
den zweiten Eingriffnuten 40, über die zweiten Eingriffnuten 40 zu
dem zweiten Eingriffabschnitt 62 des zweiten Eingriffelements 56, über das
zweite Eingriffelement 56 zu den zweiten Öffnungen 48 des
Trägers 18 und über den
Träger 18 zu
der zweiten Welle 14 übertragen.
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In
dem dritten Betriebszustand sind das erste und das zweite Eingriffelement 54, 56 in
der Eingriffposition. In dem dritten Betriebszustand überträgt die Kupplung 10 in
der ersten und in der zweiten Richtung A, B Drehmoment von der Verriegelungsplatte 16 zu
dem Träger 18.
In der ersten Richtung A wird Drehmoment von der ersten Welle 12 über die
Verriegelungsplatte 16 zu den ersten Eingriffnuten 38, über die
ersten Eingriffnuten 38 zu dem ersten Eingriffabschnitt 58 des
ersten Eingriffelements 54, über das erste Eingriffelement 54 zu
den ersten Öffnungen 46 des
Trägers 18 und über den
Träger 18 zu
der zweiten Welle 14 übertragen.
In der zweiten Richtung B wird Drehmoment von der ersten Welle 12 über die Verriegelungsplatte 16 zu
den zweiten Eingriffnuten 40, über die zweiten Eingriffnuten 40 zu
dem zweiten Eingriffabschnitt 62 der zweiten Eingriffelemente 56, über die
zweiten Eingriffelemente 56 zu den zweiten Öffnungen 48 des
Trägers 18 und über den
Träger 18 zu
zweiten Welle 14 übertragen.
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In
einem vierten Betriebszustand sind das erste und das zweite Eingriffelement 54, 56 in
der Löseposition.
In dem vierten Betriebszustand unterbricht die Kupplung 10 in
der ersten und in der zweiten Richtung A, B die Drehmomentübertragung
von der Verriegelungsplatte 16 zu dem Träger 18.
Die Eingriffabschnitte 58, 62 der Eingriffelemente 54, 56 sind
in den Öffnungen 46, 48 angeordnet
und treten nicht mit den Eingriffnuten 38, 40 in
Wechselwirkung.
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Obgleich
die besten Ausführungsarten
der Erfindung ausführlich
beschrieben worden sind, soll die verwendete Terminologie selbstverständlich wörtlich und
beschreibend und nicht einschränkend
sein. Der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht,
erkennt im Licht der obigen Lehren, dass viele Änderungen der vorliegenden
Erfindung möglich
sind. Somit kann die Erfindung im Umfang der beigefügten Ansprüche selbstverständlich auf andere,
im Wesentlichen äquivalente
Weise als hier beschrieben verwirklich werden.
