DE102014010092B4

DE102014010092B4 - Claw clutch of a motor vehicle drive train

Info

Publication number: DE102014010092B4
Application number: DE102014010092.8A
Authority: DE
Inventors: Florian Paul Friedlein; Tobias Härter; Nils Tonius
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2024-01-25
Anticipated expiration: 2034-07-09
Also published as: DE102014010092A1

Abstract

Klauenkupplung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs, mit einer ersten Kupplungshälfte (11), die zumindest zwei gegeneinander verdrehbare Klauenelemente (12, 14) aufweist und die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung formschlüssig mit einer zweiten Kupplungshälfte (20) verbindbar ist und die dazu vorgesehen ist, durch eine Relativverschiebung der Kupplungshälften (11, 20) in eine Betätigungsrichtung (27) drehfest mit der zweiten Kupplungshälfte (20) verbunden zu werden,
wobei die erste Kupplungshälfte (11) wenigstens eine Schrägfläche (16) aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Verdrehung des zweiten Klauenelements (14) relativ zu dem ersten Klauenelement (12) in eine Verschiebung des zweiten Klauenelements (14) parallel zu der Betätigungsrichtung (27) umzusetzen,
gekennzeichnet durch
eine Hülse (25), die dazu vorgesehen ist, die Verschiebung des zweiten Klauenelements (14) parallel zu der Betätigungsrichtung (27) in eine Verschiebung des ersten Klauenelements (12) parallel zu der Betätigungsrichtung (27) umzusetzen.

Claw clutch of a motor vehicle drive train, with a first clutch half (11), which has at least two claw elements (12, 14) that can be rotated relative to one another and which can be positively connected to a second clutch half (20) in order to produce a rotationally fixed connection and which is intended for this purpose by means of a relative displacement the coupling halves (11, 20) are connected to the second coupling half (20) in an actuation direction (27) in a rotationally fixed manner,
wherein the first coupling half (11) has at least one inclined surface (16) which is intended to convert a rotation of the second claw element (14) relative to the first claw element (12) into a displacement of the second claw element (14) parallel to the actuation direction ( 27) to implement,
marked by
a sleeve (25) which is intended to convert the displacement of the second claw element (14) parallel to the actuation direction (27) into a displacement of the first claw element (12) parallel to the actuation direction (27).

Description

Die Erfindung betrifft eine Klauenkupplung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs.The invention relates to a dog clutch of a motor vehicle drive train.

Aus der DE 10 2012 021 458 B4 ist eine Klauenkupplung bekannt, bei der Eingriffselemente zweier Kupplungshälften in Umfangsrichtung beweglich zueinander angeordnet sind.From the DE 10 2012 021 458 B4 A claw coupling is known in which engagement elements of two coupling halves are arranged to be movable relative to one another in the circumferential direction.

In der DE 10 2012 021 458 A1 ist bereits eine Klauenkupplung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs, mit einer ersten Kupplungshälfte, die zumindest zwei gegeneinander verdrehbare Klauenelemente aufweist und die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung formschlüssig mit einer zweiten Kupplungshälfte verbindbar ist und die dazu vorgesehen ist, durch eine Relativverschiebung der Kupplungshälften in eine Betätigungsrichtung drehfest mit der zweiten Kupplungshälfte verbunden zu werden, vorgeschlagen worden. Aus der AT 004 635 U1 ist eine Klauenkupplung mit ebenfalls den genannten Merkmalen bekannt, bei welcher darüber hinaus die erste Kupplungshälfte eine Schrägfläche aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Verdrehung eines der Klauenelemente relativ zu dem anderen der Klauenelemente in eine Verschiebung des einen Klauenelements parallel zu der Betätigungsrichtung umzusetzen.In the DE 10 2012 021 458 A1 is already a claw clutch of a motor vehicle drive train, with a first clutch half, which has at least two mutually rotatable claw elements and which can be connected in a form-fitting manner to a second clutch half in order to produce a rotationally fixed connection and which is intended to be rotationally fixed with the by a relative displacement of the clutch halves in an actuation direction to be connected to the second coupling half has been proposed. From the AT 004 635 U1 a claw coupling is also known with the features mentioned, in which the first coupling half also has an inclined surface which is designed to convert a rotation of one of the claw elements relative to the other of the claw elements into a displacement of the one claw element parallel to the actuation direction.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Klauenkupplung mit einer hohen Lebensdauer bereitzustellen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The invention is based in particular on the object of providing a claw clutch with a long service life. It is solved by an embodiment according to the invention according to claim 1. Further developments of the invention result from the dependent claims.

Die Erfindung geht aus von einer Klauenkupplung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs, mit einer ersten Kupplungshälfte, die zumindest zwei gegeneinander verdrehbare Klauenelemente aufweist und die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung formschlüssig mit einer zweiten Kupplungshälfte verbindbar ist und die dazu vorgesehen ist, durch eine Relativverschiebung der Kupplungshälften in eine Betätigungsrichtung drehfest mit der zweiten Kupplungshälfte verbunden zu werden.The invention is based on a claw clutch of a motor vehicle drive train, with a first clutch half which has at least two claw elements which can be rotated relative to one another and which can be positively connected to a second clutch half in order to produce a rotationally fixed connection and which is intended for this purpose by a relative displacement of the clutch halves in an actuation direction to be connected in a rotationally fixed manner to the second coupling half.

Es wird weiter davon ausgegangen, dass zumindest eines der Klauenelemente wenigstens eine Schrägfläche aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Relativdrehung zwischen den Klauenelementen zusätzlich in eine Relativverschiebung der Klauenelemente gegeneinander entlang der Betätigungsrichtung umzusetzen. Durch die Relativverschiebung der Klauenelemente in Betätigungsrichtung kann eine hohe Flächenüberdeckung zwischen den Kupplungshälften hergestellt werden. Dadurch kann ein Flächenanpressdruck, der auf die Kupplungshälften wirkt, vermindert werden. Insbesondere kann die Flächenüberdeckung schneller hergestellt werden als durch die Bewegung in Betätigungsrichtung zur Herstellung der drehfesten Verbindung beider Kupplungshälften alleine. Durch die schnellere Herstellung der Flächenüberdeckung kann eine Zeitdauer, innerhalb der beide Kupplungshälften einen hohen Flächenanpressdruck erfahren, verkürzt werden. Eine Belastung der Klauenkupplung durch den Flächenanpressdruck kann somit durch die Verkürzung der Zeitdauer, innerhalb der beide Kupplungshälften einen hohen Flächenanpressdruck erfahren, vermindert und eine Lebensdauer der Klauenkupplung erhöht werden. Unter einem „Klauenelement“ soll in diesem Zusammenhang ein Element verstanden werden, das eine Verzahnung aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Verzahnung der anderen Kupplungshälfte zu kontaktieren. Insbesondere sind die Verzahnungen dazu vorgesehen, nach einer Relativdrehung zwischen den Klauenelementen formschlüssig in eine Verzahnung der anderen Kupplungshälfte einzugreifen. Unter zwei gegeneinander verdrehbaren Klauenelementen soll im Rahmen der Erfindung verstanden werden, dass die zwei Klauenelemente um einen bestimmten Winkel gegeneinander verdrehbar sind, nicht jedoch vollständig um 360 Grad verdrehbar sind. Unter einer „Betätigungsrichtung“ soll in diesem Zusammenhang eine Richtung verstanden werden, in der die Kupplungshälften in einer Translationsbewegung relativ zueinander zur Herstellung der formschlüssigen, drehfesten Verbindung bewegt werden. Unter einer „Umfangsrichtung“ soll in diesem Zusammenhang eine Richtung verstanden werden, die um die Betätigungsrichtung verläuft. Vorzugsweise definiert die Betätigungsrichtung eine Lagerachse, um die die Klauenelemente relativ zueinander verdrehbar angeordnet sind.It is further assumed that at least one of the claw elements has at least one inclined surface, which is intended to additionally convert a relative rotation between the claw elements into a relative displacement of the claw elements relative to one another along the actuation direction. The relative displacement of the claw elements in the actuation direction allows a high surface coverage between the coupling halves to be created. This allows the surface contact pressure that acts on the coupling halves to be reduced. In particular, the surface coverage can be established more quickly than by moving in the direction of actuation to establish the non-rotatable connection of both coupling halves alone. By producing the surface coverage more quickly, the time period during which both coupling halves experience a high surface contact pressure can be shortened. A load on the claw clutch caused by the surface contact pressure can thus be reduced and the service life of the claw clutch can be increased by shortening the period of time within which both coupling halves experience a high surface contact pressure. In this context, a “claw element” is to be understood as an element that has teeth that are intended to contact teeth on the other coupling half. In particular, the toothings are intended to engage positively in a toothing of the other coupling half after a relative rotation between the claw elements. In the context of the invention, two claw elements that can be rotated relative to one another should be understood to mean that the two claw elements can be rotated relative to one another by a certain angle, but cannot be rotated completely through 360 degrees. In this context, an “actuation direction” is to be understood as a direction in which the coupling halves are moved in a translational movement relative to one another in order to produce the positive, rotationally fixed connection. In this context, a “circumferential direction” is to be understood as a direction that runs around the direction of actuation. Preferably, the actuation direction defines a bearing axis around which the claw elements are arranged such that they can rotate relative to one another.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Klauenkupplung eine Hülse umfasst, die dazu vorgesehen ist, die Verschiebung des zweiten Klauenelements parallel zu der Betätigungsrichtung in eine Verschiebung des ersten Klauenelements parallel zu der Betätigungsrichtung umzusetzen. Dadurch kann eine zusätzliche Verschiebung von Verzahnungen des ersten Klauenelements parallel zu der Betätigungsrichtung erreicht werden. Dadurch kann eine zusätzliche Flächenüberdeckung zwischen Zähnen der Verzahnungen von dem ersten Klauenelement und von der zweiten Kupplungshälfte erreicht werden, wodurch ein Flächenanpressdruck weiter verringert werden kann.According to the invention, it is proposed that the claw clutch comprises a sleeve which is intended to convert the displacement of the second claw element parallel to the actuation direction into a displacement of the first claw element parallel to the actuation direction. This allows an additional displacement of the teeth of the first claw element to be achieved parallel to the actuation direction. As a result, an additional surface coverage between teeth of the toothings of the first claw element and of the second coupling half can be achieved, whereby a surface contact pressure can be further reduced.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das zweite Klauenelement die wenigstens eine Schrägfläche aufweist. Dadurch kann die Schrägfläche an einem Bauteil angeordnet werden, welches beim Einspuren in Drehung versetzt wird, und somit kann eine sanfte Mitnahme der Schrägfläche ermöglicht werden.Furthermore, it is proposed that the second claw element has at least one inclined surface. As a result, the inclined surface can be arranged on a component which is rotated during meshing, and thus a gentle entrainment of the inclined surface can be made possible.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Klauenkupplung einen drehfest mit dem ersten Klauenelement verbundenen Rampenring, der eine zu der Schrägfläche korrespondierende Schrägfläche aufweist, umfasst. Dadurch kann die Schrägfläche sanft an der korrespondierenden Schrägfläche geführt und ein Verhaken der Schrägfläche während der Relativverschiebung der Klauenelemente gegeneinander entlang der Betätigungsrichtung vermieden werden.Furthermore, it is proposed that the claw clutch comprises a ramp ring which is connected in a rotationally fixed manner to the first claw element and which has an inclined surface corresponding to the inclined surface. As a result, the inclined surface can be guided gently on the corresponding inclined surface and the inclined surface can be prevented from getting caught during the relative displacement of the claw elements relative to one another along the actuation direction.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Klauenkupplung zumindest eine Rückstellfeder umfasst, die eine Federkraft entgegen der Betätigungsrichtung zur Rückstellung des zweiten Klauenelements bereitstellt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass nach Auflösung der drehfesten Verbindung der Kupplungshälften die Schrägfläche in eine Ausgangsposition geführt wird.Furthermore, it is proposed that the claw clutch comprises at least one return spring, which provides a spring force against the actuation direction to reset the second claw element. This can ensure that after the rotation-proof connection of the coupling halves has been released, the inclined surface is guided into a starting position.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Klauenkupplung eine zweite Kupplungshälfte umfasst, die eine Klauenverzahnung zum Eingriff in die Klauenelemente aufweist, wobei das erste Klauenelement eine Sperrverzahnung und das zweite Klauenelement eine Fangverzahnung zur formschlüssigen Kupplung mit der Klauenverzahnung der zweiten Kupplungshälfte aufweist. Dadurch kann eine Verdrehung eines Verzahnungsteils der ersten Kupplungshälfte bei Beginn einer Kontaktierung mit der Klauenverzahnung erreicht werden. Dadurch kann ein sanftes Einspuren von Verzahnungen der beiden Kupplungshälften ineinander erreicht werden. Dadurch kann erreicht werden, dass ausreichend Zeit zur Herstellung einer Flächenüberdeckung zur Verfügung gestellt wird. Unter einer „Sperrverzahnung“ soll in diesem Zusammenhang eine Verzahnung verstanden werden, deren Zähne zur Drehmomentübertragung einen formschlüssigen Anschlag für Zähne einer Fangverzahnung ausbilden und die damit vorzugsweise einen Winkel, um den sich die Fangverzahnung relativ zur Sperrverzahnung verdrehen kann, begrenzt. Unter einer „Fangverzahnung“ soll in diesem Zusammenhang eine Verzahnung verstanden werden, deren Zähne dazu vorgesehen sind, in einem Einspurvorgang Zähne der Klauenverzahnung der zweiten Kupplungshälfte zu kontaktieren, bevor die Zähne der Klauenverzahnung der zweiten Kupplungshälfte die Zähne der Sperrverzahnung kontaktieren.Furthermore, it is proposed that the claw clutch comprises a second clutch half which has claw teeth for engagement in the claw elements, the first claw element having locking teeth and the second claw element having catch teeth for positive coupling with the claw teeth of the second coupling half. As a result, a rotation of a toothing part of the first coupling half can be achieved at the start of contact with the claw teeth. This allows the teeth of the two coupling halves to mesh gently into one another. This ensures that sufficient time is provided to create area coverage. In this context, a “locking toothing” is to be understood as a toothing whose teeth form a positive stop for the teeth of a catching toothing for torque transmission and which thus preferably limits an angle by which the catching toothing can rotate relative to the locking toothing. In this context, a “catch toothing” is to be understood as a toothing whose teeth are intended to contact teeth of the claw teeth of the second coupling half in a meshing process before the teeth of the claw teeth of the second coupling half contact the teeth of the locking teeth.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass jeweils ein Zahn der Fangverzahnung in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei Zähnen der Sperrverzahnung beweglich angeordnet ist. Dadurch kann im Fall eines Lastwechsels ein Verdrehen der drehfest verbundenen Kupplungshälften verhindert werden, wodurch ein sogenanntes Umschlagsspiel und damit ein Schlaggeräusch beim Lastwechsel unterbunden werden kann.Furthermore, it is proposed that one tooth of the catch toothing is movably arranged in the circumferential direction between two teeth of the locking toothing. This means that in the event of a load change, twisting of the non-rotatably connected coupling halves can be prevented, which means that so-called turnover play and thus an impact noise during a load change can be prevented.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung 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 result from the following description of the figures. An exemplary embodiment of the invention is shown in the figures. The figures, the figure description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will also expediently consider the features individually and combine them into further sensible combinations.

Dabei zeigen:

1 eine Schrägdarstellung der Klauenkupplung mit einer ersten Kupplungshälfte und einer zweiten Kupplungshälfte,
2 eine Schnittdarstellung der ersten Kupplungshälfte der Klauenkupplung mit Blick auf Rückstellfedern,
3 die Klauenkupplung zu Beginn eines Einspurvorgangs der ersten Kupplungshälfte und der zweiten Kupplungshälfte,
4 die Klauenkupplung während des Einspurvorgangs und
5 die Klauenkupplung nach Abschluss des Einspurvorgangs.

Show:

1 an oblique view of the claw clutch with a first clutch half and a second clutch half,
2 a sectional view of the first coupling half of the claw coupling with a view of return springs,
3 the claw clutch at the beginning of a meshing process of the first clutch half and the second clutch half,
4 the claw clutch during the engagement process and
5 the claw clutch after completion of the meshing process.

Die 1 bis 5 zeigen eine Klauenkupplung 10 eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs, mit einer ersten Kupplungshälfte 11, die zwei gegeneinander verdrehbare Klauenelemente 12, 14 aufweist und die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung formschlüssig mit einer zweiten Kupplungshälfte 20 verbindbar ist und die dazu vorgesehen ist, durch eine Relativverschiebung der Kupplungshälften 11, 20 in eine Betätigungsrichtung 27 drehfest mit der zweiten Kupplungshälfte 20 verbunden zu werden. Zur Herstellung der drehfesten Verbindung ist die erste Kupplungshälfte 11 in Betätigungsrichtung 27 verschiebbar ausgeführt und hierzu mit einem Betätigungskolben 26 verbunden. Der Betätigungskolben 26 kann beispielsweise hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch ausgeführt sein.The 1 until 5 show a claw clutch 10 of a motor vehicle drive train, with a first clutch half 11, which has two mutually rotatable claw elements 12, 14 and which can be positively connected to a second clutch half 20 to produce a rotationally fixed connection and which is intended to be connected by a relative displacement of the clutch halves 11, 20 to be connected to the second coupling half 20 in a rotationally fixed manner in an actuation direction 27. To produce the rotation-proof connection, the first coupling half 11 is designed to be displaceable in the actuation direction 27 and is connected to an actuating piston 26 for this purpose. The actuating piston 26 can be designed, for example, hydraulically, pneumatically or electromechanically.

Das erste Klauenelement 12 ist von einem Führungsring gebildet und weist eine Sperrverzahnung 13 mit einer Vielzahl von Zähnen auf, die in einem identischen Abstand entlang eines Umfangs des Führungsrings angeordnet sind. Das zweite Klauenelement 14 ist von einem Abweisring gebildet und gegenüber dem ersten Klauenelement 12 in Umfangsrichtung 28 verdrehbar gelagert. Das zweite Klauenelement 14 weist eine Fangverzahnung 15 auf, die eine zu der Sperrverzahnung 13 identische Anzahl von Zähnen aufweist. Die Zähne der Fangverzahnung 15 sind in Betätigungsrichtung 27 ausgerichtet, und die Zähne der Sperrverzahnung 13 sind einem Inneren der Klauenkupplung 10 zugewandt. In Betätigungsrichtung 27 betrachtet, überstehen die Zähne der Fangverzahnung 15 die Zähne der Sperrverzahnung 13. Jeweils ein Zahn der Fangverzahnung 15 ist zwischen zwei Zähnen der Sperrverzahnung 13 aufgenommen. Aufgrund einer Verdrehbarkeit des zweiten Klauenelements 14 gegenüber dem ersten Klauenelement 12 kann sich die Fangverzahnung 15 um einen Winkel relativ zu der Sperrverzahnung 13 verdrehen, bis Zähne der Fangverzahnung 15 an Zähne der Sperrverzahnung 13 anschlagen (siehe 3-5).The first claw element 12 is formed by a guide ring and has a locking toothing 13 with a plurality of teeth which are arranged at an identical distance along a circumference of the guide ring. The second claw element 14 is formed by a deflector ring and is rotatably mounted relative to the first claw element 12 in the circumferential direction 28. The second claw element 14 has a catch toothing 15 which has an identical number of teeth to the locking toothing 13. The teeth of the catching teeth 15 are aligned in the actuation direction 27, and the teeth of the locking teeth 13 face an interior of the claw clutch 10. Viewed in the actuation direction 27, the teeth of the catching teeth 15 protrude from the teeth of the locking teeth 13. One tooth each the catching teeth 15 is recorded between two teeth of the locking teeth 13. Due to the rotatability of the second claw element 14 relative to the first claw element 12, the catching teeth 15 can rotate at an angle relative to the locking teeth 13 until teeth of the catching teeth 15 abut against teeth of the locking teeth 13 (see 3-5 ).

Die zweite Kupplungshälfte 20 umfasst einen Zylinder 21, der eine Klauenverzahnung 22 aufweist. Die Klauenverzahnung 22 ist zu einem Eingriff mit der Sperrverzahnung 13 und der Fangverzahnung 15 der ersten Kupplungshälfte 11 vorgesehen. Bei Anschlag der Zähne der Fangverzahnung 15 an die Zähne der Sperrverzahnung 13 ist zwischen jeweils einem Paar aus aneinander anschlagenden Zähnen der Sperrverzahnung 13 und der Fangverzahnung 15 ein Freiraum zur Aufnahme eines Zahns der Klauenverzahnung 22 der zweiten Kupplungshälfte 20 ausgebildet (5).The second coupling half 20 comprises a cylinder 21 which has claw teeth 22. The claw teeth 22 are intended to engage with the locking teeth 13 and the catching teeth 15 of the first coupling half 11. When the teeth of the catch toothing 15 abut the teeth of the locking toothing 13, a free space is formed between a pair of abutting teeth of the locking toothing 13 and the catching toothing 15 for receiving a tooth of the claw toothing 22 of the second coupling half 20 ( 5 ).

Zur Herstellung der drehfesten Verbindung zwischen der ersten Kupplungshälfte 11 und der zweiten Kupplungshälfte 20 wird die erste Kupplungshälfte 11 durch den Betätigungskolben 26 in Betätigungsrichtung 27 verschoben. Der Zylinder 21 der zweiten Kupplungshälfte 20 dreht sich in Umfangsrichtung 28, wogegen das erste Klauenelement 12 und das zweite Klauenelement 14 anfänglich in Umfangsrichtung 28 beide stillstehen. Sobald Zahnflanken der Zähne der Klauenverzahnung 22 einen Kontakt mit Zahnflanken der Fangverzahnung 15 des zweiten Klauenelements 14 herstellen, wird das gegenüber dem ersten Klauenelement 12 verdrehbare zweite Klauenelement 14 durch die Klauenverzahnung 22 in Umfangsrichtung 28 mitgenommen und ein Einspurvorgang der Klauenkupplung 10 beginnt (3). Das zweite Klauenelement 14 wird dadurch in Umfangsrichtung 28 gegenüber dem ersten Klauenelement 12 verdreht. In dem Einspurvorgang der Klauenkupplung 10 werden durch die Mitnahme des zweiten Klauenelements 14 die Zähne der Fangverzahnung 15 in Umfangsrichtung 28 gegenüber den Zähnen der Sperrverzahnung 13 bewegt (4), bis sie an die Zähne der Sperrverzahnung 13 anschlagen (5). Während eines Zeitraums des Einspurvorgangs wird die erste Kupplungshälfte 11 weiterhin in Betätigungsrichtung 27 bewegt, wodurch eine Flächenüberdeckung der Zähne von Sperrverzahnung 13, Fangverzahnung 15 und Klauenverzahnung 22 sich erhöht.To establish the rotation-proof connection between the first coupling half 11 and the second coupling half 20, the first coupling half 11 is displaced in the actuation direction 27 by the actuating piston 26. The cylinder 21 of the second coupling half 20 rotates in the circumferential direction 28, whereas the first claw element 12 and the second claw element 14 are both initially stationary in the circumferential direction 28. As soon as tooth flanks of the teeth of the claw toothing 22 make contact with tooth flanks of the catching toothing 15 of the second claw element 14, the second claw element 14, which can be rotated relative to the first claw element 12, is carried along by the claw toothing 22 in the circumferential direction 28 and an engagement process of the claw clutch 10 begins ( 3 ). The second claw element 14 is thereby rotated in the circumferential direction 28 relative to the first claw element 12. During the engagement process of the claw clutch 10, the teeth of the catching teeth 15 are moved in the circumferential direction 28 relative to the teeth of the locking teeth 13 due to the entrainment of the second claw element 14 ( 4 ) until they hit the teeth of the locking teeth 13 ( 5 ). During a period of the engagement process, the first coupling half 11 continues to be moved in the actuation direction 27, whereby the surface coverage of the teeth of the locking teeth 13, the catching teeth 15 and the claw teeth 22 increases.

Die erste Kupplungshälfte 11 weist Schrägflächen 16 auf, die dazu vorgesehen sind, eine Verdrehung des zweiten Klauenelements 14 relativ zu dem ersten Klauenelement 12 in eine Verschiebung des zweiten Klauenelements 14 parallel zu der Betätigungsrichtung 27 umzusetzen. Dadurch wird eine zusätzliche Bewegung des zweiten Klauenelements 14 in Betätigungsrichtung 27 bewirkt, wodurch eine Flächenüberdeckung zwischen Flanken von Zähnen der Fangverzahnung 15 und der Klauenverzahnung 22 in kurzer Zeit erhöht werden kann. Die Schrägflächen 16 der ersten Kupplungshälfte 11 sind als keilförmige Rampenvorsprünge 17 an dem zweiten Klauenelement 14 ausgeführt, die an einer der Fangverzahnung 15 abgewandten Seite des zweiten Klauenelements 14 angeordnet sind.The first coupling half 11 has inclined surfaces 16, which are intended to convert a rotation of the second claw element 14 relative to the first claw element 12 into a displacement of the second claw element 14 parallel to the actuation direction 27. This causes an additional movement of the second claw element 14 in the actuation direction 27, whereby a surface coverage between flanks of teeth of the catching teeth 15 and the claw teeth 22 can be increased in a short time. The inclined surfaces 16 of the first coupling half 11 are designed as wedge-shaped ramp projections 17 on the second claw element 14, which are arranged on a side of the second claw element 14 facing away from the catch teeth 15.

Die erste Kupplungshälfte 11 umfasst zudem einen Rampenring 18 mit korrespondierenden Schrägflächen 29. Das zweite Klauenelement 14 ist relativ gegenüber dem Rampenring 18 in Umfangsrichtung 28 verdrehbar. Der Rampenring 18 weist keilförmige Ausnehmungen 19 auf. Jeweils ein schräg verlaufender Seitenbereich des Rampenrings 18, der eine keilförmige Ausnehmung 19 begrenzt, bildet die korrespondierende Schrägfläche 29. In den Ausnehmungen 19 sind vor dem Einspurvorgang zur Herstellung der drehfesten Verbindung die keilförmigen Rampenvorsprünge 17 gelagert.The first coupling half 11 also includes a ramp ring 18 with corresponding inclined surfaces 29. The second claw element 14 can be rotated relative to the ramp ring 18 in the circumferential direction 28. The ramp ring 18 has wedge-shaped recesses 19. In each case an oblique side region of the ramp ring 18, which delimits a wedge-shaped recess 19, forms the corresponding inclined surface 29. The wedge-shaped ramp projections 17 are stored in the recesses 19 before the engagement process to produce the rotationally fixed connection.

Sobald das zweite Klauenelement 14 durch die Klauenverzahnung 22 des Zylinders 21 in Umfangsrichtung 28 mitgenommen wird, gleiten die Schrägflächen 16 der Rampenvorsprünge 17 an den korrespondierenden Schrägflächen 29 des Rampenrings 18 entlang. Das zweite Klauenelement 14 wird dadurch in Betätigungsrichtung 27 verschoben, wodurch die Flächenüberdeckung der Zähne von der Sperrverzahnung 13, der Fangverzahnung 15 und der Klauenverzahnung 22 zusätzlich rasch erhöht und ein Flächenanpressdruck, den die Zähne der Sperrverzahnung 13, der Fangverzahnung 15 und der Klauenverzahnung 22 aufeinander ausüben, verringert wird.As soon as the second claw element 14 is taken along in the circumferential direction 28 by the claw teeth 22 of the cylinder 21, the inclined surfaces 16 of the ramp projections 17 slide along the corresponding inclined surfaces 29 of the ramp ring 18. The second claw element 14 is thereby displaced in the actuation direction 27, whereby the surface coverage of the teeth of the locking teeth 13, the catching teeth 15 and the claw teeth 22 is additionally increased rapidly and a surface contact pressure that the teeth of the locking teeth 13, the catching teeth 15 and the claw teeth 22 on each other exercise is reduced.

In einer alternativen Ausgestaltung kann das zweite Klauenelement 14 entlang der Umfangsrichtung 28 eine an einer den Rampenring 18 kontaktierenden Seite variierende Dicke aufweisen und an der den Rampenring 18 kontaktierenden Seite schräg verlaufend ausgeführt sein, wobei der Rampenring 18 eine korrespondierend schräg ausgeführte Seite aufweist, die die den Rampenring 18 kontaktierende Seite des zweiten Klauenelements 14 kontaktiert. Auch ist in einer weiteren alternativen Ausgestaltung denkbar, dass der Rampenring 18 anstelle von Ausnehmungen 19 einen Pin aufweist, der an der Schrägfläche 16 entlanggeführt ist und je nach Position an der Schrägfläche 16 das zweite Klauenelement 14 in die Betätigungsrichtung 27 verschiebt.In an alternative embodiment, the second claw element 14 can have a varying thickness along the circumferential direction 28 on a side contacting the ramp ring 18 and can be designed to run obliquely on the side contacting the ramp ring 18, wherein the ramp ring 18 has a correspondingly oblique side which side of the second claw element 14 contacting the ramp ring 18. It is also conceivable in a further alternative embodiment that the ramp ring 18 has a pin instead of recesses 19, which is guided along the inclined surface 16 and, depending on the position on the inclined surface 16, moves the second claw element 14 in the actuation direction 27.

Die erste Kupplungshälfte 11 der Klauenkupplung 10 umfasst mehrere Rückstellfedern 24, die eine Federkraft entgegen der Betätigungsrichtung 27 zur Rückstellung des zweiten Klauenelements 14 bereitstellen (2). Die Rückstellfedern 24 sind an einer Anlaufscheibe 23 und dem ersten Klauenelement 12 befestigt. Die Anlaufscheibe 23 ist, entgegen der Betätigungsrichtung 27 betrachtet, hinter dem ersten Klauenelement 12 angeordnet. Die Rückstellfedern 24 sind dazu vorgesehen, das zweite Klauenelement 14 entgegen der Betätigungsrichtung 27 zurückzuziehen, sobald das zweite Klauenelement 14 nicht mehr in Umfangsrichtung 28 gedreht wird. Hierzu üben die Rückstellfedern 24 die Kraft entgegen der Betätigungsrichtung 27 auf das erste Klauenelement 12 aus, wodurch das erste Klauenelement 12 entgegen der Betätigungsrichtung 27 verschoben wird. Die Zähne der Sperrverzahnung 13 des ersten Klauenelements 12 greifen in Zwischenräume zwischen den Zähnen der Fangverzahnung 15 ein, so dass durch ein Verschieben des ersten Klauenelements 12 auch das zweite Klauenelement 14 entgegen der Betätigungsrichtung 27 zurückgezogen wird. Die Schrägflächen 16, 29 gleiten dabei aufeinander ab, so dass die Rampenvorsprünge 17 in die Ausnehmungen 19 aufgenommen werden.The first coupling half 11 of the claw clutch 10 comprises a plurality of return springs 24, which provide a spring force against the actuation direction 27 to reset the second claw element 14 ( 2 ). The return springs 24 are on a thrust washer 23 and the first Claw element 12 attached. The thrust washer 23 is arranged behind the first claw element 12 when viewed against the actuation direction 27. The return springs 24 are intended to retract the second claw element 14 counter to the actuation direction 27 as soon as the second claw element 14 is no longer rotated in the circumferential direction 28. For this purpose, the return springs 24 exert the force against the actuation direction 27 on the first claw element 12, whereby the first claw element 12 is displaced against the actuation direction 27. The teeth of the locking teeth 13 of the first claw element 12 engage in spaces between the teeth of the catching teeth 15, so that when the first claw element 12 is moved, the second claw element 14 is also retracted against the actuation direction 27. The inclined surfaces 16, 29 slide on one another so that the ramp projections 17 are accommodated in the recesses 19.

Die Klauenkupplung 10 umfasst ferner eine Hülse 25, die das erste Klauenelement 12 mit dem zweiten Klauenelement 14 verbindet. Über die Hülse 25 wird die Bewegung des zweiten Klauenelements 14 in Betätigungsrichtung 27, die durch die Schrägflächen 16, 29 bewirkt wird, auf das zweite Klauenelement 14 übertragen und eine zusätzliche Erhöhung der Flächenüberdeckung der Sperrverzahnung 13, der Fangverzahnung 15 und der Klauenverzahnung 22 bewirkt.The claw clutch 10 further comprises a sleeve 25 which connects the first claw element 12 to the second claw element 14. The movement of the second claw element 14 in the actuation direction 27, which is caused by the inclined surfaces 16, 29, is transmitted to the second claw element 14 via the sleeve 25 and an additional increase in the surface coverage of the locking teeth 13, the catching teeth 15 and the claw teeth 22 is brought about.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010: KlauenkupplungClaw coupling
1111: erste Kupplungshälftefirst coupling half
1212: erstes Klauenelementfirst claw element
1313: SperrverzahnungLocking teeth
1414: zweites Klauenelementsecond claw element
1515: FangverzahnungFang teeth
1616: Schrägflächeinclined surface
1717: RampenvorsprungRamp projection
1818: RampenringRamp ring
1919: Ausnehmungrecess
2020: zweite Kupplungshälftesecond coupling half
2121: Zylindercylinder
2222: KlauenverzahnungClaw teeth
2323: Anlaufscheibethrust washer
2424: Rückstellfederreturn spring
2525: Hülsesleeve
2626: BetätigungskolbenActuating piston
2727: BetätigungsrichtungDirection of operation
2828: UmfangsrichtungCircumferential direction
2929: Schrägflächeinclined surface

Claims

Claw clutch of a motor vehicle drive train, with a first clutch half (11), which has at least two claw elements (12, 14) that can be rotated relative to one another and which can be positively connected to a second clutch half (20) in order to produce a rotationally fixed connection and which is intended for this purpose by means of a relative displacement of the coupling halves (11, 20) in an actuation direction (27) to be connected to the second coupling half (20) in a rotationally fixed manner, the first coupling half (11) having at least one inclined surface (16) which is intended to prevent rotation of the second claw element (14) relative to the first claw element (12) into a displacement of the second claw element (14) parallel to the actuation direction (27), characterized by a sleeve (25) which is intended to shift the second claw element (14). parallel to the actuation direction (27) into a displacement of the first claw element (12) parallel to the actuation direction (27).

Claw clutch Claim 1 , characterized in that the second claw element (14) has at least one inclined surface (16).

Claw clutch Claim 1 or 2 , characterized by a ramp ring (18) connected in a rotationally fixed manner to the first claw element (12), which has an inclined surface (29) corresponding to the inclined surface (16).

Claw clutch according to one of the preceding claims, characterized by at least one return spring (24) which provides a spring force against the actuation direction (27) for resetting the second claw element (14).

Claw clutch according to one of the preceding claims, characterized by a second clutch half (20) which has a claw toothing (22) for engaging in the claw elements (12, 14), the first claw element (12) having a locking toothing (13) and the second claw element (14) has a catch toothing (15) for positive coupling with the claw teeth (22) of the second coupling half (20).

Claw clutch Claim 5 , characterized in that one tooth of the catch toothing (15) in the circumferential direction (28) between two teeth of the locking teeth (13) are movably arranged.