-
Die Erfindung betrifft eine formschlüssige Kupplung, insbesondere eine unter einer Drehzahldifferenz schaltbare formschlüssige Kupplung.
-
Aus dem Stand der Technik sind Kupplungen verschiedenster Bauart für Fahrzeugantriebswellen bekannt. Für Achsen und Verteilergetriebe werden in der Regel schaltbare Kupplungen eingesetzt, da die Differenzialsperren und der Vorderradantrieb zu- und abschaltbar sein müssen. Derartige Kupplungen sind in der Regel als fremdbetätigte Kupplungen ausgebildet, damit die Zu- und Abschaltung von außen gesteuert werden kann, entweder durch den Fahrer oder automatisch durch eine Steuerung.
-
Neben reibschlüssigen Kupplungen können derartige schaltbare, fremdbetätigte Kupplungen als formschlüssige Kupplungen ausgebildet sein. Ein Beispiel hierfür sind Klauenkupplungen, die an beiden Kupplungshälften axial angebrachte Formschlusselemente aufweisen, welche durch eine axiale Bewegung der einen Kupplungshälfte, die über eine Wellenverzahnung axial verschiebbar gelagert ist, in Eingriff gebracht werden können. Hierdurch ergibt sich eine formschlüssige Verbindung, die durch eine entgegengesetzte Bewegung wieder lösbar ist. Ein Vorteil derartiger Kupplungen ist, dass diese eine hohe Leistungsdichte aufweisen, robust und wartungsfrei ausgeführt werden können und eine Betätigung einfach zu realisieren ist.
-
Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten formschlüssigen Kupplungen, beispielsweise den Klauenkupplungen, ist jedoch, dass diese nur bei Synchronbedingungen, d. h. bei Stillstand oder Gleichlauf der Kupplungshälften schaltbar sind, da das Ineinandergreifen der Klauen bzw. Zähne bei Vorliegen einer Drehzahldifferenz nicht möglich ist.
-
Das nachveröffentlichte Dokument
DE 10 2012 021 458 A1 beschreibt eine Formschlussschalteinheit für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einer ersten Kopplungshälfte und einer zweiten Kopplungshälfte, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung entlang einer Betätigungsrichtung relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind, wobei wenigstens die erste Kopplungshälfte zumindest ein erstes Eingriffselement und ein zu dem ersten Eingriffselement bewegliches zweites Eingriffselement aufweist, wobei die Eingriffselemente in Umfangsrichtung zueinander beweglich angeordnet sind.
-
Das Dokument
DE 10 2010 041 418 A1 offenbart eine Vorrichtung zum drehfesten Verbinden von wenigstens zwei drehbaren Baugruppen, wobei die drehfeste Verbindung im Bereich eines formschlüssigen Schaltelementes herstellbar ist. Eine Schaltelementhälfte des formschlüssigen Schaltelementes ist mit wenigstens einer der Baugruppen und dessen andere Schaltelementhälfte mit wenigstens einer weiteren Baugruppe verbindbar. Zum drehfesten Verbinden der Baugruppen sind Bereiche der Schaltelementhälften durch eine Eingriffsbewegung von zumindest einer der Schaltelementhälften in Bezug auf die andere Schaltelementhälfte formschlüssig miteinander in Eingriff bringbar. Bereiche einer ersten Schaltelementhälfte sind in Richtung der Eingriffsbewegung der Schaltelementhälften von Bereichen der zweiten Schaltelementhälfte zumindest bereichsweise verdrängbar und in Drehrichtung der Baugruppen festgelegt.
-
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, eine schaltbare formschlüssige Kupplung zur Übertragung eines Drehmoments bereitzustellen, die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Kupplungen vermeidet. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, eine formschlüssige Kupplung bereitzustellen, die auch bei einer Drehzahldifferenz der beiden Kupplungshälften schaltbar ist.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Kupplung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist zumindest eine der Kupplungshälften derart mehrteilig ausgeführt, dass sie ein erstes Teil und ein zweites Teil umfasst, die relativ zueinander innerhalb eines vorbestimmten Bereiches verdrehbar sind, bevor das erste Teil mit dem zweiten Teil zur Übertragung eines Drehmoments drehfest koppelt.
-
Hierzu wird eine formschlüssige Kupplung zur Übertragung eines Drehmoments vorgeschlagen, die eine erste und eine zweite Kupplungshälfte umfasst, die über Formschlusselemente miteinander in Eingriff bringbar sind. Zumindest eine der Kupplungshälften, nachfolgend als erste Kupplungshälfte bezeichnet, umfasst erfindungsgemäß ein erstes Teil, enthaltend das Formschlusselement, das in Eingriff mit dem Formschlusselement der zweiten Kupplungshälfte bringbar ist. Die erste Kupplungshälfte umfasst ferner ein zweites Teil, das drehfest mit einem Bauteil verbindbar ist. Erfindungsgemäß weist das zweite Teil eine Innenverzahnung auf, die drehfest mit einer Welle oder einem anderen Bauteil verbindbar ist. Das zweite Teil kann auch in ein anderes Bauteil drehfest integriert sein. Im geschlossenen Zustand der Kupplung nimmt somit das erste Teil über den Formschluss das Drehmoment von der zweiten Kupplungshälfte auf oder gibt es an diese weiter. Das zweite Teil koppelt das vom ersten Teil aufgenommene Drehmoment an ein mit dem zweiten Teil drehfest verbundenes Bauteil weiter oder nimmt von diesem Bauteil ein Drehmoment auf und gibt es an das erste Teil weiter.
-
Hierbei bildet das erste Teil mit dem zweiten Teil eine drehfeste Verbindung mit Totgang aus. Somit ist das erste Teil innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs drehbar zu dem zweiten Teil gelagert. Nach Erreichen des Endes des Winkelbereichs koppelt das erste Teil drehfest mit dem zweiten Teil, so dass die angetriebene Kupplungshälfte die andere Kupplungshälfte zur Übertragung des Drehmoments mitnimmt. Das erste Teil ist somit mit Umfangsspiel relativ zum zweiten Teil gelagert, so dass sich eine Kupplungshälfte beim Einkuppeln unter Drehzahldifferenz für einen kurzen Zeitraum, d. h. während Durchlaufen des Totgangs, der Drehzahl der zweiten Kupplungshälfte anpassen kann, wodurch ein Einkuppeln ermöglicht wird.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann nur die erste Kupplungshälfte oder nur die zweite Kupplungshälfte das zuvor beschriebene erste Teil und das zweite Teil umfassen, die eine drehfeste Verbindung mit Totgang ausbilden.
-
Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass sowohl die erste Kupplungshälfte als auch die zweite Kupplungshälfte jeweils ein erstes Teil und ein zweites Teil umfassen, die eine drehfeste Verbindung mit Totgang ausbilden, so dass beide Kupplungshälften mit dem erfindungsgemäßen Drehmechanismus bzw. Totgang ausgestattet sind, um so den realisierbaren Verdrehwinkel und dadurch die mögliche Drehzahldifferenz zu vergrößern.
-
Gemäß einem hervorgehobenen Ausführungsbeispiel ist die Kupplung eine Klauenkupplung, und die Formschlusselemente der beiden Kupplungshälften sind als Klauen bzw. Gegenklauen ausgebildet. Es wird jedoch betont, dass die erfindungsgemäße Lehre, wenigstens eine Kupplungshälfte mehrteilig auszubilden, derart, dass die verschiedenen Teile eine drehfeste Verbindung untereinander mit Totgang ausbilden, nicht auf Klauenkupplungen beschränkt ist, sondern auch auf andere formschlüssige Kupplungen, wie beispielsweise Zahnkupplungen, anwendbar ist.
-
Die Kupplung ist vorzugsweise als schaltbare Kupplung ausgebildet.
-
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform ist die erste Kupplungshälfte zweiteilig ausgebildet, derart, dass das erste Teil drehfest mit Totgang auf dem zweiten Teil gelagert ist, d. h., das erste Teil ist innerhalb des Totgangs in einem vorbestimmten Winkelbereich drehbar aufdem zweiten Teil gelagert. Es wird jedoch betont, dass das erste Teil nicht direkt drehfest mit Totgang auf dem zweiten Teil gelagert sein muss, sondern dass diese Kupplungshälfte auch mehrteilig ausgebildet sein kann, derart, dass das erste Teil über ein oder mehrere Zwischenteile auf dem zweiten Teil drehfest mit Totgang gelagert ist. Die Kupplungshälfte kann somit auch aus einer mehrschaligen Anordnung bestehen, wobei jede Schale drehfest mit Totgang mit der nachfolgenden bzw. vorhergehenden verbunden ist, so dass sich beim Einkuppeln eine sukzessive Verdrehung nachfolgender Schalen ergibt, wobei vor Übertragung des Drehmoments erst der Totgang zwischen zwei benachbarten Schalen durchlaufen wird. Durch eine derartige Anordnung kann der zur Verfügung stehende Totgang vergrößert werden, um das Einkuppeln auch bei größeren Drehzahldifferenzen zu ermöglichen.
-
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsvarianten anhand des hervorgehobenen Ausführungsbeispiels beschrieben, bei dem ein erste Teil direkt auf dem zweiten Teil drehfest mit Totgang gelagert ist. Die nachfolgend beschriebenen Aspekte lassen sich jedoch in analoger Weise auf eine mehrteilig ausgebildete Kupplungshälfte mit einem oder mehreren Zwischenteilen, wie zuvor beschrieben, übertragen.
-
Vorzugsweise sind das erste Teil und das zweite Teil hohlzylinderförmig ausgebildet und konzentrisch angeordnet. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht vor, dass die drehfeste Verbindung mit Totgang des ersten Teils mit dem zweiten Teil mittels Anschlägen hergestellt wird, die an zueinander zugewandten Seiten des erste Teils und des zweiten Teils angeordnet sind. Hierbei sind die Anschläge so vorgesehen, dass das erste Teil relativ zum zweiten Teil solange drehbar ist, bis ein Anschlag des erste Teils gegen einen Anschlag des zweiten Teils schlägt. Vorzugsweise ist hierbei jeder Anschlag des zweiten Teils zwischen zwei Anschlägen des erste Teils angeordnet und umgekehrt. Zwischen den Anschlägen des zweiten Teils und ersten Teils herrscht somit eine Verzahnung mit einem Umfangsspiel, das den Totgang erlaubt.
-
Der maximal mögliche Totgang ergibt sich aus der Lückenweite zwischen zwei benachbarten Anschlägen des zweiten Teils abzüglich der Umfangsbreite des Anschlags des ersten Teils, der zwischen die beiden Anschläge des zweiten Teils in die Lücke eingreift und/oder ergibt sich aus der Lückenweite zwischen zwei benachbarten Anschlägen des ersten Teils abzüglich der Umfangsbreite des Anschlags des zweiten Teils, der zwischen die beiden Anschläge des ersten Teils eingreift.
-
Der tatsächlich verfügbare Totgang hängt jedoch von der aktuellen Verdrehstellung des ersten Teils relativ zum zweiten Teils ab und dem von der Verdrehstellung abhängigen Restumfangsspiel.
-
Der Erfinder hat festgestellt, dass das Vorsehen von jeweils drei Anschlägen am zweiten Teil und von drei korrespondierenden Anschlägen am ersten Teil, die umfangsseitig verteilt angeordnet sind, derart, dass gleiche Lückenbreiten zwischen umfangsseitig benachbarten Anschlägen entstehen, eine besonders bevorzugte Ausführungsform darstellt, die einen guten Kompromiss darstellt, um schnell ein Drehmoment zu übertragen und um gleichzeitig Drehzahldifferenzen der beiden Kupplungshälften auszugleichen. Beispielsweise können die drei Mittelpunkte der Anschläge des ersten Teils in einem Winkel von ca. 60 Grad verteilt zueinander umfangsseitig angeordnet sein. In diesem Fall können dann die drei Mittelpunkte der Anschläge des zweiten Teils ebenfalls in einem Winkel von ca. 60 Grad verteilt zueinander umfangsseitig angeordnet sein.
-
Abhängig von den vorherrschenden Drehzahldifferenzen kann jedoch auch eine andere Zahl und Verteilung von Anschlägen vorgenommen werden.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht vor, dass eine Lückenbreite benachbarter Anschläge des ersten Teils und/oder eine Lückenbreite benachbarter Anschläge des zweiten Teils einem Drehwinkel von mindestens 30 Grad, vorzugsweise von mindestens 50 Grad, entspricht. Eine vorteilhafte Variante dieser Ausgestaltungsform sieht einen möglichen maximalen Drehwinkel von mindestens 30 Grad, weiter vorzugsweise von mindestens 50 Grad vor. Bei einer Mittelstellung des ersten Teils zum zweiten Teil entspräche das einem möglichen maximalen Drehwinkel von mindestens 15 Grad, weiter vorzugsweise von mindestens 25 Grad in beide Drehrichtungen. Ein besonders vorteilhafter maximaler Drehwinkel zwischen Außenteil und Innenteil liegt im Bereich von 50 Grad bis 60 Grad. Die vorgenannten möglichen Drehwinkel ermöglichen den Ausgleich verschiedener Drehzahldifferenzen.
-
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kupplung ein Ausrichtmittel, das in einem nicht geschalteten Zustand der Kupplung, d. h. einem momentfreien Zustand, die Anschläge des ersten Teils in der Mitte zwischen den benachbarten Anschlägen des zweiten Teils hält. Ein besonderer Vorzug dieser Ausgestaltungsform liegt somit darin, dass beim Einrücken der Kupplungshälften ein Totgang in beide Richtungen zur Verfügung steht, so dass ein Unterschied in der Drehzahldifferenz in beiden Richtungen ausgeglichen werden kann. Das Ausrichtmittel sorgt folglich dafür, dass das erste Teil zum zweiten Teil in einer Mittelstellung gehalten wird, bei dem ein Anschlag eines ersten Teils zu den benachbarten Anschlägen des zweiten Teils jeweils im Wesentlichen den gleichen Abstand aufweist.
-
Vorzugsweise ist das erste Teil als Außenteil, also als ein in radialer Richtung außenliegendes Teil, und das zweite Teil als ein Innenteil ausgebildet. Es besteht im Rahmen der Erfindung jedoch auch die Möglichkeit, das erste Teil, also dasjenige Teil, das formschlüssig mit der anderen Kupplungshälfte koppelt, als Innenteil auszubilden.
-
Gemäß einer Variante ist das Ausrichtmittel als Federmechanismus ausgebildet, der zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet ist. Bei einer bevorzugten Variante dieser Ausgestaltungsform umfasst der Federmechanismus wenigstens eine Schraubenfeder, beispielsweise zwei Schraubenfedern, die zwischen dem zweiten Teil und dem ersten Teil angeordnet sind und das zweite Teil zum ersten Teil in einer Mittelstellung halten.
-
Eine Möglichkeit der erfindungsgemäßen Realisierung sieht hierbei vor, dass die Kupplung einen Deckel umfasst, der stirnseitig am ersten Teil befestigt ist und der erste Federanschläge für die Schraubenfedern aufweist. Ferner kann das zweite Teil fest angeordnete Federanschläge für die Schraubenfedern aufweisen. Hierbei können die Anschläge des ersten Teils, die zur Ausbildung des Totgangs vorgesehen sind, in einem axialen Endbereich des ersten Teils entfernt werden, so dass dort die Federanschläge des Deckels eingebracht werden können. Ebenfalls ist es möglich, in diesem axialen Endbereich die Anschläge des Innenteils zur Ausbildung des Totgangs bis auf einen Anschlag zu entfernen oder zu kürzen, so dass die beiden Anschlagskanten des in diesem Bereich verbleibenden Anschlags zur Befestigung zweier Schraubenfedern verwendet werden. Dieser Befestigungsmechanismus für die Schraubenfedern hat den Vorteil, dass die Federn keinen Drehraum wegnehmen, der für den Totgang benötigt wird.
-
Die Kupplungshälften, insbesondere das zweite Teil und das erste Teil, können aus Stahl hergestellt werden. Es können jedoch andere Werkstoffe eingesetzt werden, um die Kupplung an verschiedenen Anforderungen bezüglich der Festigkeit, Lebensdauer, auftretende Scherspannungen, etc. anzupassen.
-
Wie vorstehend bereits erwähnt, kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eine Kupplungshälfte mehrteilig ausgebildet sein, derart, dass die drehfeste Verbindung mit Totgang zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil mittels eines Mittelteils erfolgt, das konzentrisch zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teilangeordnet ist und sowohl mit dem ersten Teil als auch mit dem zweiten Teil eine drehfeste Verbindung mit Totgang ausbildet. Eine weitere Ausführungsvariante sieht vor, dass die drehfeste Verbindung mit Totgang zwischen erstem Teil und zweitem Teil auch mittels wenigstens zweier konzentrisch angeordneter Mittelteile erfolgen kann, die jeweils eine drehfeste Verbindung mit Totgang untereinander ausbilden, wobei das erste Teil und das zweite Teil eine drehfeste Verbindung mit Totgang mit jeweils einem benachbarten Mittelteil, also demjenigen der Mittelteile, das dem ersten Teil oder dem zweiten Teil direkt zugewandt und benachbart ist, ausbilden.
-
Erfindungsgemäß ist die erste Kupplungshälfte als Schaltmuffe ausgebildet, die vorzugsweise in Eingriff mit einer Schaltgabel bringbar ist.
-
Eine hervorgehobene Anwendung der erfindungsgemäßen Kupplung gemäß einer der zuvor beschriebenen Varianten ist eine Anwendung bei Nutzfahrzeug-Antriebsachsen und Verteilergetrieben, jedoch kann die Kupplung auch Verwendung in anderen Anwendungen finden.
-
Ein weiterer Aspekt betrifft somit eine Antriebsachse oder ein Verteilergetriebe, insbesondere für Nutzfahrzeuge, umfassend eine Kupplung gemäß einer der zuvor beschriebenen Varianten. Ferner betrifft die Erfindung ein Nutzfahrzeug, umfassend eine Kupplung nach einem der vorstehend beschriebenen Aspekte.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht der ersten Kupplungshälfte gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine Schnittansicht der ersten Kupplungshälfte gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 3 eine Schnittansicht eines Endbereichs der ersten Kupplungshälfte gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 zeigt eine als Schaltmuffe ausgebildete erste Kupplungshälfte einer schaltbaren Klauenkupplung, die mit 1 bezeichnet ist. Sie umfasst einen axial endseitig angeordneten Klauenkranz 5, dessen Klauen in Eingriff mit entsprechenden Gegenklauen der zweiten Kupplungshälfte (nicht gezeigt) gebracht werden können. Die Ausgestaltung der zweiten Kupplungshälfte ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt und muss hier nicht weiter beschrieben werden. Die Kupplungshälfte 1 umfasst ferner ein Innenteil 3, das hohlzylinderförmig ausgebildet ist und eine Innenverzahnung 4 aufweist, die drehfest mit einer Antriebswelle in Eingriff bringbar ist, um das Innenteil drehfest mit der Welle zu verbinden. Das Innenteil 3 ist von einem Außenteil 2 mit etwas größerem Durchmesser als das Innenteil umgeben, wobei das Außenteil 2 ebenfalls hohlzylinderförmig ausgebildet ist. In der Darstellung der 1 ist zu Illustrationszwecken ein Teil des Außenteils 2 entfernt, um das Innenteil 3 sichtbar zu machen. An der ersten Kupplungshälfte 1 ist ferner am Außenteil 2 eine Umfangsnut 12 eingearbeitet, die in Eingriff mit einer Schaltgabel (nicht gezeigt) bringbar ist.
-
Am Außenteil ist stirnseitig ein Deckel 11 mit dem Außenteil verschraubt, dessen Funktion in 3 noch detaillierter beschrieben wird. Zur Ausbildung einer drehfesten Verbindung mit Totgang zwischen Außenteil 2 und Innenteil 3 weist sowohl das Außenteil 2 als auch das Innenteil 3 umfangsseitig verteilte Anschläge 7, 8 auf, deren Funktion in Zusammenhang mit der 2 nachfolgend erläutert werden.
-
2 zeigt eine Schnittansicht durch den mittleren Bereich der ersten Kupplungshälfte 1. Am Außenumfang des Innenteils 3 sind um jeweils 60 Grad verteilt drei radial nach außen abstehende Anschläge 8 angeordnet. Hierzu entsprechend sind am Innenumfang des Außenteils 2 jeweils im Abstand von 60 Grad ebenfalls drei radial nach innen abstehende Anschläge 7 angeordnet, die mit den Anschlägen 8 des Innenteils 3 verzahnt sind. Das Außenteil 2 ist auf dem Innenteil 3 drehfest mit Totgang gelagert. Der Totgang wird durch das Umfangsspiel ermöglicht, der durch die Umfangslücke zweier benachbarter Anschläge 7 des Außenteils abzüglich der Umfangsbreite eines dazwischen angeordneten Anschlags 8 des Innenteils ist. Innerhalb der Lückenbreite zweier benachbarter Anschläge 7 des Außenteils 2 ist somit das Innenteil 3 verdrehbar, bis einer der Anschläge 8 an die seitlichen Flanken der Anschläge 7 des Außenteils 2 trifft.
-
Durch die Verwendung von weniger Anschlägen oder einem Aufbau des Drehmechanismus mit mehr als zwei Teilen kann der Verdrehbereich des Außenteils und somit die Höhe der möglichen Differenzdrehzahl zum Zeitpunkt des Einkuppelns vergrößert werden. Die Anzahl der Anschläge, die Breite der Anschläge und die Anzahl der drehfest mit Totgang übereinander gelagerter Teile kann daher in Abweichung des hier gezeigten Ausführungsbeispiels unterschiedlich gewählt werden, um die Kupplung an verschiedene Anwendungsfälle anzupassen, beispielsweise in Abhängigkeit von den auftretenden Drehzahlunterschieden der zu kuppelnden Kupplungshälften oder den auftretenden Drehmomenten. Ferner ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die Anschläge anstatt in radialer Richtung in axialer Richtung vorzusehen, z.B. falls das Außenteil 2 und das Innenteil 3 in Axialrichtung versetzt angeordnet sind.
-
Um sicherzustellen, dass beim Einkuppeln der beiden Kupplungshälften über die Formschlusselemente ein Einkuppeln in beiden Richtungen möglich ist, wird das Innenteil 3 relativ zum Außenteil 2 in einer Mittelstellung gehalten. Das bedeutet, dass ein Anschlag 8 des Innenteils 2 zwischen zwei Anschlägen 7 des Außenteils 2 so positioniert ist, dass er einen im Wesentlichen gleichen Abstand zu den beiden benachbarten Anschlägen 7 aufweist. Dies wird durch den Schraubenfedermechanismus ermöglicht, der in 3 erläutert ist.
-
3 zeigt eine stirnseitige Schnittansicht an der Stelle des Deckels 11 der 1. Der Deckel 11 ist fest mit dem Außenteil 2 verschraubt. Umfangsseitig am Deckel sind zwei Federanschläge 15 befestigt. Im stirnseitigen Endbereich der Kupplungshälfte 1 sind die Anschläge 7 des Außenteils 2 gekürzt bzw. entfernt. Über den stirnseitig mit dem Außenteil 2 verschraubten Deckel 11 werden dann die Anschläge 15 für die Federn 14 eingebracht. Die Anschläge 8 des Innenteils 3 werden ebenfalls in diesem Bereich bis auf einen Anschlag entfernt. An diesem nicht entfernten Endbereich eines der drei Anschläge 8 des Innenteils 3, in 3 als der Endbereich 16 gezeigt, werden jeweils an den beiden Flanken die gegenüber liegenden Enden der Schraubenfedern 14, die nicht mit den Anschlägen 15 in Verbindung stehen, angelegt. Bei einer symmetrischen Auslegung der Federn 14 wird der Drehmechanismus zwischen dem Außenteil und dem Innenteil durch die Federkräfte im momentfreien Zustand dann in der Mittelstellung gehalten.
-
Zusätzlich können noch weitere Maßnahmen ergriffen werden, um ein Schalten der Klauenkupplung bei Drehzahlunterschieden zu verbessern, die nicht in den Figuren gezeigt sind und nachfolgend kurz erläutert werden.
-
Es ist es vorteilhaft, die Klauen 5 bzw. die Gegenklauen der beiden Kupplungshälften mit einer geringen Klauenhöhe auszubilden, um dadurch eine kurze Schaltzeit zu erreichen. Des Weiteren ist es vorteilhaft, ein erhöhtes Spiel der Klauen im Eingriff zu ermöglichen, um das „Einführen der Klauen“ beim Einkuppeln unter Drehzahldifferenz zu erleichtern.
-
Ferner ist es vorteilhaft, die Klauen 5 so auszubilden, dass die Flanken 13 einen positiven Winkel aufweisen. Dadurch kann ein Trennen der Kupplung im verspannten Zustand erleichtert werden, da die durch das Drehmoment hervorgerufene Kraft in der Verzahnung durch den positiven Flankenwinkel eine axiale Komponente erhält, die das Trennen unterstützt. Ferner ist zu erwähnen, dass durch den positiven Flankenwinkel im Klauenkontakt Axialkräfte auftreten. Diese belasten den Kontakt zwischen Schaltgabel und der Ringnut 12 in der Schaltmuffe 1, was zum Verschleiß und Wärmeentwicklung führt. Eine mögliche Maßnahme, um dies zu reduzieren oder zu vermeiden, ist die Verwendung eines bereits bei Verteilergetrieben bekannten Kugelmechanismus. Durch diesen Mechanismus wird die Axialkraft bezüglich ihrer Wirkung auf die Schalt- bzw. Schiebemuffe in eine Radialkraft umgewandelt. Dies führt zu einer Entlastung des Kontakts zwischen Schaltgabel und Schaltmuffe, wodurch Verschleiß und Wärmeeintrag reduziert werden. Ferner kann auch ein in axialer Richtung wirksames Lager zwischen Schaltgabel und Schaltmuffe eingesetzt werden. Je nach Größe der auftretenden Axialkraft können ein Axialgleitlager oder ein entsprechendes Wälzlager (beispielsweise Rillenkugellager, Schrägkugellager, Schulterkugellager, Axialrillenkugellager, Axial-Rollenlager, Axial-Nadellager oder ein Kegelrollenlager) verwendet werden. Eine weitere Variante sieht vor, durch eine geeignete Beschichtung der Kontaktflächen, beispielsweise eine Gleitbeschichtung oder Keramikbeschichtung, die vorgenannten Verschleißeffekte und den Wärmeeintrag zu reduzieren.
-
Insbesondere können die konkrete Ausgestaltung des Totgangs, die Anzahl und Breite der Anschläge, die Ausbildung der ersten Kupplungshälfte nur mit einem ersten Teil und einem zweiten Teil oder mit mehreren Teilen, die jeweils drehfest mit Totgang gelagert sind, an den konkreten Anwendungsfall angepasst werden, um die Kupplung an verschiedene Drehzahlunterschiede der zu kuppelnden Hälften und auftretende Drehmomente anzupassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kupplungshälfte, Schaltmuffe
- 2
- Außenteil
- 3
- Innenteil
- 4
- Innenverzahnung
- 5
- Klauen
- 7
- Anschlag am Außenteil
- 8
- Anschlag am Innenteil
- 9
- Lückenweite zwischen Anschlägen am Innenteil
- 10
- Lückenweite zwischen Anschlägen am Außenteil
- 11
- Deckel
- 12
- Ringnut
- 13
- Klauenflanke
- 14
- Schraubenfeder
- 15, 16
- Federanschlag
