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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Drehmomentübertragungskomponente für ein Kraftfahrzeuggetriebe und insbesondere auf eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, die eine Steuerschiene aufweist.
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Im Gebiet sind viele Vorrichtungen zur Übertragung eines Drehmoments bekannt. Beispiele enthalten hydraulisch betätigte Kupplungsscheiben, Klauenkupplungen, die durch Schaltgabeln betätigt werden, Einwegkupplungen und wählbare Einwegkupplungen. Diese Vorrichtungen können ein Drehmoment zwischen zwei getrennten Komponenten übertragen, wobei jede für ihren beabsichtigten Zweck brauchbar ist.
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Die Einwegkupplung wird in vielen Anwendungen zur Übertragung eines Drehmoments in einer Drehrichtung verwendet. Eine typische Einwegkupplung kann einen Innenring enthalten, der innerhalb eines Außenrings angeordnet ist. Zwischen den Ringen befindet sich ein Verbindungsorgan, um wahlweise ein Drehmoment zwischen den Ringen zu übertragen. Das Verbindungsorgan kann verschiedene Formen, z. B. die eines Klemmkörpers, einer Rolle oder eines Kipphebels, annehmen. Das Verbindungsorgan wirkt in der Weise, dass es die Ringe in Eingriff bringt, um ein Drehmoment zu übertragen, wenn sich einer der Ringe relativ zu den anderen der Ringe in einer ersten Richtung dreht. Falls die Ringe in entgegengesetzten relativen Richtungen gedreht werden, bringt das Verbindungsorgan die Ringe nicht in Eingriff und kann kein Drehmoment über die Einwegkupplung übertragen werden. Auf diese Weise bewirkt die Einwegkupplung die Übertragung eines Drehmoments zwischen zwei Komponenten.
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Ein Typ einer Bremse oder Kupplung, der in Kraftfahrzeuggetrieben brauchbar ist, ist als eine wählbare Einwegkupplung bekannt, die ermöglicht, dass unterschiedliche Drehmomenteinstellungen ausgewählt werden. Zum Beispiel kann eine wählbare Einwegkupplung eine Einstellung, um als eine Einwegkupplung zu fungieren, und eine andere Einstellung, die ermöglicht, dass sich der Innenring und der Außenring in beiden Richtungen relativ zueinander frei drehen, enthalten. In einem anderen Beispiel kann eine wählbare Einwegkupplung eine Einstellung, um als eine Einwegkupplung zu fungieren, und eine andere Einstellung, die ermöglicht, dass in beiden Richtungen ein Drehmoment zwischen dem Innenring und dem Außenring übertragen wird, enthalten. Eine wählbare Einwegkupplung ist ähnlich einer grundlegenden Einwegkupplung, die in einer Drehrichtung eine „verriegelte“ Betriebsart und in einer entgegengesetzten Drehrichtung eine „Freilauf‟-Betriebsart enthält. In der grundlegenden Einwegkupplung wird die Betriebsart durch die Richtung des Drehmoments, das an das Eingangsorgan angelegt wird, bestimmt. Ferner kann eine wählbare Einwegkupplung eine Antriebsverbindung zwischen einem Eingangsorgan und einem Ausgangsorgan in einer oder in beiden Drehrichtungen erzeugen und außerdem nach Bedarf in einer oder in beiden Drehrichtungen frei laufen. Als ein Beispiel kann eine wählbare Einwegkupplung zur Übertragung eines Drehmoments von einer Kraftmaschine zu dem Getriebe und zur Unterbrechung der Übertragung des umgekehrten Drehmoments von dem Getriebe zu der Kraftmaschine implementiert werden.
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Wählbare Einwegkupplungen in Kraftfahrzeuggetrieben können ein Hochdruck-Hydrauliksteuersystem nutzen, das verwendet wird, um die wählbare Einwegkupplung zu betätigen. Allerdings gibt es Anwendungen wie etwa Hybridelektrofahrzeuge, die ansonsten kein Hochdruck-Hydrauliksteuersystem benötigen. Außerdem erfordern wählbare Einwegkupplungen häufig hohe Federkräfte, was zu einem hohen Betrag eines Schleppmoments führen kann. Allerdings ist es erwünscht, einen hohen Betrag eines Schleppmoments zu vermeiden, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Dementsprechend gibt es einen Bedarf an einer wählbaren Einwegkupplung mit niedrigem Schleppmoment.
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Aus der
DE 10 2007 024 839 A1 und der
DE 10 2008 003 810 A1 sind jeweils Drehmomentübertragungsvorrichtungen zur Verwendung in einem Kraftfahrzeuggetriebe bekannt. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung umfasst einen Innenlaufring, einen Außenlaufring, der konzentrisch um den Innenlaufring angeordnet ist, ein erstes Verriegelungselement, das schwenkbar mit dem Innenlaufring verbunden und beweglich ist, um den Innenlaufring in einer ersten Drehrichtung drehfest an dem Außenlaufring zu befestigen, um ein Drehmoment dazwischen zu übertragen, ein zweites Verriegelungselement, das mit dem Innenlaufring schwenkbar verbunden und beweglich ist, um den Innenlaufring in einer zweiten Drehrichtung drehfest an dem Außenlaufring zu befestigen, um ein Drehmoment dazwischen zu übertragen, wobei die zweite Drehrichtung zu der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist. Eine Steuerschiene ist als ein den Innenlaufring umgebendes Element zwischen dem Innenlaufring und dem Außenlaufring angeordnet und zwischen einer ersten, einer zweiten, einer dritten und einer vierten Position beweglich. Die Steuerschiene weist Durchbrechungen auf, durch die je nach Position der Steuerschiene das erste Verriegelungselement und/oder das zweite Verriegelungselement oder keines der beiden hindurchtreten und in eine zugehörige Vertiefung am Innenumfang des Außenlaufrings eintreten kann.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine zuverlässige, preiswerte wählbare Einwegkupplung (oder -bremse) mit niedrigem Schleppmoment mit niedriger Betätigungskraft, die die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert, zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben.
- 1A ist eine Querschnittsseitenansicht eines Drehmomentübertragungsmechanismus in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 1 B ist eine Querschnittsansicht des Drehmomentübertragungsmechanismus aus 1A längs der Linie 1B-1B in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 2A ist eine Querschnittsseitenansicht eines Abschnitts des Drehmomentübertragungsmechanismus aus 1A-1B mit einer Steuerschiene in einer ersten Position in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 2B ist eine Querschnittsseitenansicht eines Abschnitts des Drehmomentübertragungsmechanismus aus 1A-1 B mit einer Steuerschiene in einer zweiten Position in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 2C ist eine Querschnittsseitenansicht eines Abschnitts des Drehmomentübertragungsmechanismus aus 1A-1B mit einer Steuerschiene in einer dritten Position in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 2D ist eine Querschnittsseitenansicht eines Abschnitts des Drehmomentübertragungsmechanismus aus 1A-1B mit einer Steuerschiene in einer vierten Position in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 3A ist eine Querschnittsseitenansicht eines anderen Drehmomentübertragungsmechanismus in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; und
- 3B ist eine Querschnittsansicht des Drehmomentübertragungsmechanismus aus 3A längs der Linie 3B-3B in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
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In 1A und 1B ist ein wählbarer Einweg-Drehmomentübertragungsmechanismus oder eine wählbare Einweg-Drehmomentübertragungsvorrichtung schematisch und im Querschnitt dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. Der wählbare Einweg-Drehmomentübertragungsmechanismus 10 kann als eine Kupplung oder als eine Bremse in einem Kraftfahrzeuggetriebe verwendet werden. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 10 enthält einen Innenlaufring 12. Der Innenlaufring 12 weist eine Ringform auf und enthält eine Außenoberfläche 14. In der Außenoberfläche 14 sind mehrere Aussparungen oder Taschen 16 gebildet und um den Außenumfang des Innenlaufrings 12 ringförmig beabstandet. In der Außenoberfläche 14 des Innenlaufrings 12 ist eine Ringrille 18 (siehe 1 B) gebildet. Die Ringrille 18 verläuft um den Außenumfang des Innenlaufrings 12 und durch jede der Taschen 16. Die Ringrille 18 ist in dem Innenlaufring 12 in eine größere Tiefe als die Taschen 16 gebildet.
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Außerdem enthält die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 einen Außenlaufring 20, der radial außerhalb des Innenlaufrings 12 angeordnet ist. Der Außenlaufring 20 ist konzentrisch um den Innenlaufring 12 angeordnet. Der Außenlaufring 20 weist ebenfalls allgemein eine Ringform auf. Der Außenlaufring 20 weist mehrere Aussparungen oder Taschen 22 auf, die in einer Innenoberfläche 24 des Außenlaufrings 20 gebildet sind. Die Taschen 22 sind um den Innenumfang des Außenlaufrings 20 ringförmig beabstandet.
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Innerhalb jeder Tasche 22 des Außenlaufrings 20 sind ein erstes Verriegelungselement 26 und ein zweites Verriegelungselement 28 angeordnet. Die Verriegelungselemente 26, 28 können Kipphebel, Klemmkörper oder irgendein anderer geeigneter Typ eines Verriegelungselements 26, 28 sein. In der dargestellten Ausführungsform enthält jedes der Verriegelungselemente 26, 28 einen Schwenkkörper 30, 31 und einen Arm 32, 33, der von dem Schwenkkörper 30, 31 ausgeht. Die Schwenkkörper 30, 31 sind innerhalb der Taschen 22 schwenkbar mit dem Außenlaufring 20 verbunden. Somit verbleiben die Schwenkkörper 30, 31 innerhalb der Taschen 22 des Außenlaufrings 20, während die Arme 32, 33 in der Weise um die Drehpunkte A, B gedreht werden können, dass die Arme 32, 33 aus den Taschen 22 und in Richtung des Innenlaufrings 12 verlaufen. In einigen Positionen der Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 verlaufen die Arme 32, 33 in die Taschen 16 des Innenlaufrings 12, während die Arme 32, 33 in anderen Positionen außerhalb der Taschen 16 angeordnet sind. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, sind die Verriegelungselemente 26, 28 dafür ausgelegt, wahlweise ein Drehmoment über die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 zu übertragen.
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Innerhalb der Taschen 22 Außenlaufrings 20 des Außenlaufrings 20 sind mehrere Vorbelastungselemente 34 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform sind in jeder der Taschen 22 zwei Vorbelastungselemente 34 angeordnet. In dem vorliegenden Beispiel sind die Vorbelastungselemente 34 Schraubenfedern, wobei aber gewürdigt werden wird, dass verschiedene andere Typen von Vorbelastungselementen genutzt werden können. Jedes Vorbelastungselement 34 ist mit einem der Arme 32, 33 in Eingriff und drängt den Arm 32, 33 des Verriegelungselements 26, 28, sich in Richtung der Mittelachse C der Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 zu drehen. In dem vorliegenden Beispiel ist das Verriegelungselement 26 in der Weise dargestellt, dass es entgegen der Uhrzeigerrichtung um die Schwenkachse A vorbelastet ist, und ist das zweite Verriegelungselement 28 in der Weise dargestellt, dass es in der Uhrzeigerrichtung um die Schwenkachse B vorbelastet ist, wobei aber gewürdigt werden wird, dass die Verriegelungselemente 26, 28 und die Vorbelastungselemente 34 auf Wunsch in einer entgegengesetzten Richtung orientiert sein können.
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Benachbart zu dem Innen- und zu dem Außenlaufring 12, 20 ist eine ringförmige Steuerschiene 36 angeordnet. Die Steuerschiene 36 ist innerhalb der Ringrille 18 des Innenlaufrings 12 angeordnet und verläuft aus der Ringrille 18 radial nach außen. Die Steuerschiene 36 weist mehrere Aussparungen oder Vertiefungen 38 auf, die in einer Außenoberfläche 40 der Steuerschiene 36 gebildet sind. Die Vertiefungen 38 sind um den Umfang der Steuerschiene 36 voneinander beabstandet. Die Vertiefungen 38 sind durch Vorsprünge 42, die um den Außenumfang der Steuerschiene 36 beabstandet sind, getrennt. Jeder Vorsprung 42 weist eine erste abgeschrägte Oberfläche 44, die von einer ersten Seite 46 des Vorsprungs ausgeht, und eine zweite abgeschrägte Oberfläche 48, die von einer zweiten Seite 50 des Vorsprungs 42 ausgeht, auf. Jeder Vorsprung 42 weist eine konkav gebogene mittlere Oberfläche 52 auf, die zwischen der ersten und der zweiten abgeschrägten Oberfläche 44, 48 angeordnet ist. Jede abgeschrägte Oberfläche 44, 48 verläuft unter einem spitzen Winkel α von der mittleren Oberfläche 52. Die Vertiefungen 38 befinden sich benachbart zu der abgeschrägten Oberfläche 44, 48 der Vorsprünge 42. Obwohl in diesem Absatz eine spezifische Beschreibung der Vorsprünge 42 gegeben worden ist, ist zu verstehen, dass die Vorsprünge 42 andere Konfigurationen aufweisen könnten, ohne außerhalb des Erfindungsgedankens und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung zu liegen.
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Die Steuerschiene 36 ist teilweise innerhalb der Ringrille 18 angeordnet und kann innerhalb der Ringrille 18 geschoben werden, um die Steuerschiene 36 in Bezug auf den Innenlaufring 12 drehend zu verschieben. Die Steuerschiene kann beispielhaft durch einen Aktuator drehend bewegt werden. In 1A ist die Steuerschiene 36 in einer Position angeordnet dargestellt, in der die Steuerschiene 36 verhindert, dass sich die Verriegelungselemente 26, 28 in die Taschen 16 des Innenlaufrings 12 drehen, was im Folgenden und anhand von 2A-2D weiter beschrieben wird. In der Position aus 1A sind die Verriegelungselemente 26, 28 in Kontakt mit den Vorsprüngen 42 der Steuerschiene 36 vorbelastet, während die Verriegelungselemente 26, 28 in dieser Position nicht in die Taschen 16 des Innenlaufrings 12 vorbelastet sind. In dieser Position kann sich entweder die Steuerschiene 36 mit den Verriegelungselementen 26, 28 (die die Steuerschiene 36 berühren) und mit dem Außenlaufring 20 drehen oder kann die Steuerschiene 36 in der Weise gegen die Verriegelungselemente 26, 28 gleiten, dass sich der Außenlaufring 20 unabhängig von der Steuerschiene 36 dreht.
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Wenn der Innenlaufring 12 dadurch, dass das erste und/oder das zweite Verriegelungselement 26, 28 mit dem Innenlaufring 12 in Eingriff ist, drehfest an dem Außenlaufring 20 befestigt ist, wird ein Drehmoment über die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 übertragen. Zum Beispiel gelangt das erste Verriegelungselement 26 mit dem Innenlaufring 12 in dieser Tasche 16 des Innenlaufrings 12 in Eingriff, wenn sich das erste Verriegelungselement 26 durch die Federkraft des Vorbelastungselements 34 in eine der Taschen 16 bewegt. Ein solcher Eingriff findet statt, wenn die Vorsprünge 42 der Steuerschiene 36 in der Weise von den Taschen 16 weggeschoben werden, dass die ersten Verriegelungselemente 26 in die Taschen 16 vorbelastet werden können, anstatt gegen die Steuerschienenvorsprünge 42 vorbelastet zu werden. Wenn das erste Verriegelungselement 26 in die Tasche 16 vorbelastet ist, befestigt das erste Verriegelungselement 26 den Außenlaufring 20 in einer Drehrichtung zur Drehmomentübertragung zwischen dem Innen- und dem Außenlaufring 12, 20 an dem Innenlaufring 12.
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In einem Getriebe wären der Innen- und der Außenlaufring 12, 20 jeweils mit anderen Komponenten wie etwa Wellen gekoppelt, so dass ein Drehmoment zwischen den mit den Laufringen 12, 20 verbundenen Wellen übertragen wird, wenn die Laufringe 12, 20 miteinander gekoppelt sind. Wenn in der Ausführungsform aus 1A zugelassen ist, dass das erste Verriegelungselement 26 in eine der Taschen 16 vorbelastet ist (wenn die Vorsprünge 42 der Steuerschiene 36 aus der Tasche 16 herausgeschoben worden sind), sind der Außen- und der Innenlaufring zur gemeinsamen Drehung in einer Richtung, jedoch nicht in der entgegengesetzten Richtung, aneinander befestigt. Somit wird in der Orientierung aus 1A verhindert, dass sich der Außenlaufring 20 entgegen der Uhrzeigerrichtung dreht, während er sich in der Uhrzeigerrichtung frei drehen kann. Somit befestigt der Eingriff durch die ersten Verriegelungselemente 26 in den Taschen 16 den Innenlaufring 12 und den Außenlaufring 20 in einer Richtung drehfest miteinander. Das Lösen der ersten Verriegelungselemente 26 an dem Innenlaufring 12 findet statt, wenn die Steuerschiene 36 in der Weise um die Ringrille 18 geschoben wird, dass die Vorsprünge 42, wie in 1A dargestellt ist, die Taschen 16 sperren und die ersten Verriegelungselemente 26 aus den Taschen 16 herausschieben.
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Alternativ kann ebenfalls oder alternativ ein Drehmoment über die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 übertragen werden, wenn der Innenlaufring 12 dadurch, dass die zweiten Verriegelungselemente 28 mit dem Innenlaufring 12 in Eingriff sind, drehfest an dem Außenlaufring 20 befestigt ist. Zum Beispiel gelangt das zweite Verriegelungselement 28 mit dem Innenlaufring 12 in dieser Tasche 16 des Innenlaufrings 12 in Eingriff, wenn sich die zweiten Verriegelungselemente 28 durch die Federkraft des Vorbelastungselements 34 in eine der Taschen 16 bewegen. Wenn eines oder mehrere der zweiten Verriegelungselemente 28 in die Tasche(n) 16 vorbelastet sind, befestigen die zweiten Verriegelungselemente 28 den Außenlaufring 20 in einer Drehrichtung an dem Innenlaufring 12, um ein Drehmoment zwischen dem Innen- und dem Außenlaufring 12, 20 zu übertragen. In der Ausführungsform aus 1A werden der Außen- und der Innenlaufring 20, 12 zur gemeinsamen Drehung in einer Richtung, jedoch nicht in der entgegengesetzten Richtung aneinander befestigt, wenn die zweiten Verriegelungselemente 28 in die Taschen 16 vorbelastet werden (wenn die Vorsprünge 42 der Steuerschiene 36 aus den Taschen 16 herausgleiten). In der Orientierung aus 1A wird verhindert, dass sich der Außenlaufring 20 in der Uhrzeigerrichtung dreht, während er sich entgegen der Uhrzeigerrichtung frei drehen kann. Somit befestigt der Eingriff durch die zweiten Verriegelungselemente 28 in den Taschen 16 den Innenlaufring 12 und den Außenlaufring 20 in einer Richtung drehfest aneinander. Das Lösen der zweiten Verriegelungselemente 28 an dem Innenlaufring 12 findet statt, wenn die Steuerschiene 36 in der Weise um die Ringrille 18 geschoben wird, dass die Vorsprünge 42 die Taschen 16 oder Abschnitte der Taschen 16 sperren und die zweiten Verriegelungselemente 28 wie in 1A gezeigt aus den Taschen 16 herausschieben.
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Zusammengefasst übertragen die ersten Verriegelungselemente 26 dadurch, dass sie miteinander koppeln, wenn der Außenlaufring 20 (in der Orientierung aus 1A) entgegen der Uhrzeigerrichtung gedreht wird, während die ersten Verriegelungselemente 26 nicht verhindern, dass sich der Außenlaufring 20 in der Uhrzeigerrichtung dreht, ein Drehmoment zwischen dem Innen- und dem Außenlaufring 12, 20. Die zweiten Verriegelungselemente 28 übertragen dadurch, dass sie miteinander koppeln, wenn der Außenlaufring 20 (in der Orientierung aus 1A) in der Uhrzeigerrichtung gedreht wird, während die zweiten Verriegelungselemente 28 nicht verhindern, dass sich der Außenlaufring 20 entgegen der Uhrzeigerrichtung dreht, ein Drehmoment zwischen dem Innen- und dem Außenlaufring 12, 20. Die Steuerschiene 36 in der Ringrille 18 kann dadurch, dass die Verriegelungselemente 26, 28 aus den Taschen 16 des Innenlaufrings 12 geschoben werden, zum Entkoppeln des Innen- und des Außenlaufrings 12, 20 geschoben werden.
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Anhand von 2A-2D werden nun vier Positionen der Steuerschiene 36 beschrieben. In 2A ist die Steuerschiene 36 in einer ersten Position entlang der Ringrille 18 angeordnet dargestellt. In der ersten Position überlappt sich der Leerraum der Vertiefungen 38 der Steuerschiene 36 mit dem in dem Innenlaufring 12 gebildeten Leerraum der Taschen 16. Dementsprechend überlappen sich jede Tasche 16 und jede Vertiefung 38, um für die Verriegelungselemente 26, 28 eine Tasche zum Eintritt zu bilden. Es sind vier Verriegelungselemente 26, 28, 26A, 28A dargestellt. Das erste und das zweite Verriegelungselement 26, 28 sind durch die Vorbelastungselemente 34 in die Taschen 16 vorbelastet. Somit ist in der ersten Position wenigstens ein erstes Verriegelungselement 26 teilweise in einer Vertiefung 38 und in einer Tasche 16 angeordnet und ist wenigstens ein zweites Verriegelungselement 28 teilweise in einer Vertiefung 38 und in einer Tasche 16 angeordnet. Da sich die Vertiefungen 38 der Steuerschiene mit den Taschen 16 überlappen, drängen die Vorsprünge 42 der Steuerschiene 36 das erste und das zweite Verriegelungselement 26, 28 nicht aus den Taschen 16 heraus. Somit übertragen das erste und das zweite Verriegelungselement 26, 28 ein Drehmoment zwischen dem Innen- und dem Außenlaufring 12, 20. Da sowohl das erste als auch das zweite Verriegelungselement 26, 28 mit dem Innenlaufring 12 in Eingriff ist, sind der Innen- und der Außenlaufring 12, 20 sowohl in der Uhrzeigerrichtung als auch entgegen der Uhrzeigerrichtung miteinander gekoppelt; mit anderen Worten, der Innen- und der Außenlaufring 12, 20 sind in beiden Richtungen miteinander gekoppelt, so dass sich der Innen- und der Außenlaufring 12, 20 unabhängig davon, in welcher Richtung der Außenlaufring 20 (oder der Innenlaufring 12) gedreht wird, zur gemeinsamen Drehung zusammen drehen.
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Außerdem sind in 2A zusätzliche Verriegelungselemente 26A, 28A vorhanden, wobei diese Verriegelungselemente 26A, 28A aber nicht in die Taschen 16 des Innenlaufrings 12 vorbelastet werden können, da die Taschen 16 nicht auf die Verriegelungselemente 26A, 28A ausgerichtet sind.
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In 2B ist die Steuerschiene 36 nun entlang der Ringrille 18 in einer zweiten Position angeordnet dargestellt. Die zweite Position der Steuerschiene 36 unterscheidet sich von der ersten Position aus 2A. In 2B ist die Steuerschiene 36 in der Weise in der Ringrille 18 geschoben worden, dass wenigstens eine der Taschen 16 in dem Innenlaufring 12 auf eine Vertiefung 38 der Steuerschiene 36, die zu dem ersten Verriegelungselement 26 benachbart ist, ausgerichtet ist, so dass das erste Verriegelungselement 26 durch das Vorbelastungselement 34 in die Tasche 16 vorbelastet ist. Somit ist das erste Verriegelungselement 26 in der zweiten Position mit dem Innenlaufring 12 in Eingriff und verhindert es, dass sich der Außenlaufring 20 unabhängig von dem Innenlaufring 12 in der Uhrzeigerrichtung dreht. Mit anderen Worten, das erste Verriegelungselement 26 koppelt den Innen- und den Außenlaufring 12, 20 zur gemeinsamen Drehung in der Uhrzeigerrichtung (des Außenlaufrings 20) miteinander. Somit ist in der zweiten Position wenigstens ein erstes Verriegelungselement 26 teilweise in einer Vertiefung 38 und in einer Tasche 16 angeordnet. Da sich eine Steuerschienenvertiefung 38 mit den Taschen 16 überlappt, drängen die Vorsprünge 42 der Steuerschiene 36 das erste Verriegelungselement 26 nicht aus der Tasche 16. Somit überträgt das erste Verriegelungselement 26 ein Drehmoment zwischen dem Innen- und dem Außenlaufring 12, 20.
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Allerdings wird das zweite Verriegelungselement 28 durch einen Vorsprung 42 der Steuerschiene 36 gegen die Vorbelastungselemente 34 gedrängt. Somit verhindert in der zweiten Position ein Vorsprung 42 der Steuerschiene 36, dass das zweite Verriegelungselement 28 in eine Tasche 16 des Innenlaufrings 12 eintritt. Der Vorsprung 42 überlappt sich mit einem Abschnitt der Tasche 16, der zu dem zweiten Verriegelungselement 28 benachbart ist, und verhindert, dass das zweite Verriegelungselement 28 in die Tasche 16 eintritt. Dementsprechend ist das zweite Verriegelungselement 28 außerhalb der Vertiefungen 38 der Steuerschiene 36 und außerhalb der Taschen 16 angeordnet. Somit ist das zweite Verriegelungselement 28 nicht mit dem Innenlaufring 12 in Eingriff. Da nur das erste Verriegelungselement 26 mit dem Innenlaufring 12 in Eingriff ist, sind der Innen- und der Außenlaufring 12, 20 in einer Richtung, jedoch nicht in einer entgegengesetzten Richtung miteinander gekoppelt. In diesem Beispiel sind der Innen- und der Außenlaufring 12, 20 zur gemeinsamen Drehung miteinander gekoppelt, wenn sich der Außenlaufring 20 in der Uhrzeigerrichtung dreht, während sich der Innen- und der Außenlaufring 12, 20 frei gegeneinander drehen können, wenn der Außenlaufring 20 entgegen der Uhrzeigerrichtung gedreht wird.
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Außerdem sind in 2B zusätzliche Verriegelungselemente 26A, 28A vorhanden, wobei diese Verriegelungselemente 26A, 28A aber nicht in die Taschen 16 des Innenlaufrings 12 vorbelastet werden können, da die Taschen 16 nicht auf die Verriegelungselemente 26A, 28A ausgerichtet sind.
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In 2C ist die Steuerschiene 36 nun in einer dritten Position entlang der Ringrille 18 dargestellt. Die dritte Position der Steuerschiene 36 unterscheidet sich von der ersten Position aus 2A und von der zweiten Position aus 2C. In 2C ist die Steuerschiene 36 in der Ringrille 18 in der Weise geschoben worden, dass sowohl das erste als auch das zweite Verriegelungselement 26, 28 durch Vorsprünge 42 der Steuerschiene 36 gegen die Vorbelastungselemente 34 gedrängt wird. Somit verhindern in der dritten Position einer oder mehrere Vorsprünge 42 der Steuerschiene 36, dass das erste und das zweite Verriegelungselement 26, 28 in eine Tasche 16 des Innenlaufrings 12 eintreten. Die Vorsprünge 42 überlappen sich sowohl mit den zu dem ersten als auch mit den zu dem zweiten Verriegelungselement 26, 28 benachbarten Taschen 16, die verhindern, dass das erste und das zweite Verriegelungselement 26, 28 in die Taschen 16 eintreten. Dementsprechend sind das erste und das zweite Verriegelungselement 26, 28 außerhalb der Vertiefungen 38 der Steuerschiene und außerhalb der Taschen 16 angeordnet. Weder das erste noch das zweite Verriegelungselement 26, 28 sind mit dem Innenlaufring 12 in Eingriff. Somit ist die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 auf Neutral und können sich der Innen- und der Außenlaufring 12, 20 in jeder Drehrichtung in Bezug zueinander frei drehen. Mit anderen Worten, in der dritten Position der Steuerschiene 36 sind der Innen- und der Außenlaufring 12, 20 entkoppelt und im Freilauf.
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Außerdem sind in 2C zusätzliche Verriegelungselemente 26A, 28A vorhanden, wobei diese Verriegelungselemente 26A, 28A aber nicht in die Taschen 16 des Innenlaufrings 12 vorbelastet werden können, da die Taschen 16 nicht auf die Verriegelungselemente 26A, 28A ausgerichtet sind.
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Nun in 2D ist die Steuerschiene 36 entlang der Ringrille 18 in einer vierten Position angeordnet dargestellt. Die vierte Position der Steuerschiene 36 unterscheidet sich von der Position aus 2A, von der zweiten Position aus 2B und von der dritten Position aus 2C. In 2D ist die Steuerschiene 36 in der Ringrille 18 in der Weise geschoben worden, dass wenigstens eine der Taschen 16 in dem Innenlaufring 12 auf eine zu dem zweiten Verriegelungselement 28 benachbarte Vertiefung 38 der Steuerschiene 36 ausgerichtet ist, so dass das zweite Verriegelungselement 28 durch das Vorbelastungselement 34 in die Tasche 16 vorbelastet ist. Somit ist in der vierten Position das zweite Verriegelungselement 28 mit dem Innenlaufring 12 in Eingriff und verhindert es, dass sich der Außenlaufring 20 unabhängig von dem Innenlaufring 12 entgegen der Uhrzeigerrichtung dreht. Mit anderen Worten, das zweite Verriegelungselement 28 koppelt den Innen- und den Außenlaufring 12, 20 zur gemeinsamen Drehung entgegen der Uhrzeigerrichtung (des Außenlaufrings 20) miteinander. Somit ist in der vierten Position wenigstens ein zweites Verriegelungselement 28 teilweise in einer Vertiefung 38 und in einer Tasche 16 angeordnet. Da sich eine Vertiefung 38 der Steuerschiene mit den Taschen 16 überlappt, drängt die Steuerschiene 36 das zweite Verriegelungselement 28 nicht aus der Tasche 16. Somit überträgt das zweite Verriegelungselement 28 ein Drehmoment zwischen dem Innen- und dem Außenlaufring 12, 20.
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Allerdings wird in der vierten Position das erste Verriegelungselement 26 durch einen Vorsprung 42 der Steuerschiene 36 gegen die Vorbelastungselemente 34 gedrängt. Somit verhindert in der vierten Position ein Vorsprung 42 der Steuerschiene 36, dass das erste Verriegelungselement 26 in eine Tasche 16 des Innenlaufrings 12 eintritt. Die Vorsprünge 42 überlappen sich mit den zu den ersten Verriegelungselementen 26 benachbarten Taschen 16, wobei sie verhindern, dass die ersten Verriegelungselemente 26 in die Taschen 16 eintreten. Dementsprechend sind die ersten Verriegelungselemente 26 außerhalb der Vertiefungen 38 der Steuerschiene und außerhalb der Taschen 16 angeordnet. Somit sind die ersten Verriegelungselemente 26 nicht mit dem Innenlaufring 12 in Eingriff. Da nur das zweite Verriegelungselement 28 mit dem Innenlaufring 12 in Eingriff ist, sind der Innen- und der Außenlaufring 12, 20 in einer Richtung, jedoch nicht in einer entgegengesetzten Richtung gekoppelt. In diesem Beispiel sind der Innen- und der Außenlaufring 12, 20 zur gemeinsamen Drehung miteinander gekoppelt, wenn sich der Außenlaufring 20 entgegen der Uhrzeigerrichtung bewegt, während sich der Innen- und der Außenlaufring 12, 20 frei gegeneinander drehen können, wenn der Außenlaufring 20 in der Uhrzeigerrichtung gedreht wird.
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Außerdem sind in 2D zusätzliche Verriegelungselemente 26A, 28A vorhanden, wobei diese Verriegelungselemente 26A, 28A aber nicht in die Taschen 16 des Innenlaufrings 12 vorbelastet werden können, da die Taschen 16 nicht auf die Verriegelungselemente 26A, 28A ausgerichtet sind.
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Obwohl in 2A-2B ein einzelnes erstes Verriegelungselement 26 dargestellt ist, das mit einer der Taschen 16 in Eingriff ist, und in 2A und 2D ein einzelnes zweites Verriegelungselement 28 dargestellt ist, das mit einer der Taschen 16 in Eingriff ist, ist festzustellen, dass mehrere erste Verriegelungselemente 26 und/oder zweite Verriegelungselemente 28 mit den Taschen 16 in Eingriff sein können. Zum Beispiel ist in 1A der Drehmomentübertragungsmechanismus dargestellt, der zehn erste Verriegelungselemente 26 und zehn zweite Verriegelungselemente 28 aufweist. Es können irgendeine Anzahl oder alle dieser ersten und/oder zweiten Verriegelungselemente 26, 28 verwendet werden, um eine der Taschen 16 in einer der vier Positionen der Steuerschiene 36 in Eingriff zu bringen.
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Nun in 3A und 3B ist ein anderer wählbarer Einweg-Drehmomentübertragungsmechanismus oder eine andere wählbare Einweg-Drehmomentübertragungsvorrichtung schematisch und im Querschnitt dargestellt und allgemein mit 110 bezeichnet. Der wählbare Einweg-Drehmomentübertragungsmechanismus 110 ist eine Version des Drehmomentübertragungsmechanismus 10 aus 1A-1B, bei der innen und außen vertauscht sind. Dementsprechend kann der wählbare Einweg-Drehmomentübertragungsmechanismus 110 als eine Kupplung oder als eine Bremse in einem Kraftfahrzeuggetriebe verwendet werden. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 110 enthält einen Außenlaufring 112. Der Außenlaufring 112 ist ringförmig und enthält eine Innenoberfläche 114. In der Innenoberfläche 114 sind mehrere Aussparungen oder Taschen 116 gebildet und um den Innenumfang des Außenlaufrings 112 ringförmig voneinander beabstandet. In der Innenoberfläche 114 des Außenlaufrings 112 ist eine Ringrille 118 (siehe 3B) gebildet. Die Ringrille 118 verläuft um den Innenumfang des Außenlaufrings 112 und durch jede der Taschen 116. Die Ringrille 118 ist in dem Außenlaufring 112 in eine größere Tiefe als die Taschen 116 gebildet.
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Außerdem enthält die Drehmomentübertragungsvorrichtung 110 einen Innenlaufring 120, der radial innerhalb des Außenlaufrings 112 angeordnet ist. Der Außenlaufring 112 ist konzentrisch um den Innenlaufring 120 angeordnet. Der Innenlaufring 120 weist ebenfalls allgemein eine Ringform auf. Der Innenlaufring 120 weist mehrere Aussparungen oder Taschen 122 auf, die in einer Außenoberfläche 124 des Innenlaufrings 120 gebildet sind. Die Taschen 122 sind um den Außenumfang des Innenlaufrings 120 ringförmig voneinander beabstandet.
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Innerhalb jeder Tasche 122 des Innenlaufrings 120 sind ein erstes Verriegelungselement 126 und ein zweites Verriegelungselement 128 angeordnet. Die Verriegelungselemente 126, 128 können Kipphebel, Klemmkörper oder irgendein anderer geeigneter Typ eines Verriegelungselements 126, 128 sein. In der dargestellten Ausführungsform enthält jedes der Verriegelungselemente 126, 128 einen Schwenkkörper 130, 131 und einen Arm 132, 133, der von dem Schwenkkörper 130, 131 ausgeht. Die Schwenkkörper 130, 131 sind innerhalb der Taschen 122 schwenkbar mit dem Innenlaufring 120 verbunden. Somit verbleiben die Schwenkkörper 130, 131 innerhalb der Taschen 122 des Innenlaufrings 120, während die Arme 132, 133 in der Weise um die Drehpunkte A, B gedreht werden können, dass die Arme 132, 133 aus den Taschen 122 heraus und in Richtung des Außenrings 112 verlaufen. In einigen Positionen der Drehmomentübertragungsvorrichtung 110 verlaufen die Arme 132, 133 in die Taschen 116 des Außenlaufrings 112, während die Arme 132, 133 in anderen Positionen außerhalb der Taschen 116 angeordnet sind. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben ist, sind die Verriegelungselemente 126, 128 dafür ausgelegt, über die Drehmomentübertragungsvorrichtung 110 wahlweise ein Drehmoment zu übertragen.
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Innerhalb der Taschen 122 des Innenlaufrings 120 sind mehrere Vorbelastungselemente 134 angeordnet. In dem vorliegenden Beispiel sind die Vorbelastungselemente 134 Schraubenfedern, wobei aber gewürdigt werden wird, dass verschiedene andere Typen von Vorbelastungselementen genutzt werden können. Jedes Vorbelastungselement 134 ist mit einem der Arme 132, 133 in Eingriff und drängt den Arm 132, 133 des Verriegelungselements 126, 128, sich von der Mittelachse C der Drehmomentübertragungsvorrichtung 110 weg nach außen zu drehen. In dem vorliegenden Beispiel ist das erste Verriegelungselement 126 in der Weise dargestellt, dass es entgegen der Uhrzeigerrichtung um die Schwenkachse A vorbelastet ist, und ist das zweite Verriegelungselement 128 in der Weise dargestellt, dass es in der Uhrzeigerrichtung um die Schwenkachse B vorbelastet ist, wobei aber gewürdigt werden wird, dass die Verriegelungselemente 126, 128 und die Vorbelastungselemente 134 auf Wunsch in einer entgegengesetzten Richtung orientiert sein können.
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Benachbart zu dem Innen- und zu dem Außenlaufring 120, 112 ist eine ringförmige Steuerschiene 136 angeordnet. Die Steuerschiene 136 ist innerhalb der Ringrille 118 des Außenlaufrings 112 angeordnet und verläuft aus der Ringrille 118 heraus radial nach innen. Die Steuerschiene 136 weist mehrere Aussparungen oder Vertiefungen 138 auf, die in einer Innenoberfläche 140 der Steuerschiene 136 gebildet sind. Die Vertiefungen 138 sind um einen Innenumfang der ringförmigen Steuerschiene 136 voneinander beabstandet. Die Vertiefungen 138 sind durch Vorsprünge 142 getrennt, die um den Innenumfang der Steuerschiene 136 beabstandet sind. Jeder Vorsprung 142 weist eine abgeschrägte Oberfläche 144, die von einer ersten Seite 146 des Vorsprungs 142 ausgeht, und eine zweite abgeschrägte Oberfläche 148, die von einer zweiten Seite 150 des Vorsprungs 142 ausgeht, auf. Jeder Vorsprung 142 weist eine konkav gebogene mittlere Oberfläche 152, die zwischen der ersten und der zweiten abgeschrägten Oberfläche 144, 148 angeordnet ist, auf. Jede abgeschrägte Oberfläche 144, 148 geht unter einem spitzen Winkel α von der gebogenen mittleren Oberfläche 152 aus. Die Vertiefungen 138 befinden sich benachbart zu der abgeschrägten Oberfläche 144, 148 der Vorsprünge 142. Obwohl in diesem Absatz eine spezifische Beschreibung der Vorsprünge 142 gegeben worden ist, ist allerdings festzustellen, dass die Vorsprünge 142 andere Konfigurationen aufweisen können, ohne außerhalb des Erfindungsgedankens und des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung zu liegen.
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Die Steuerschiene 136 ist teilweise innerhalb der Ringrille 118 angeordnet und kann innerhalb der Ringrille 118 geschoben werden, um die Steuerschiene 136 in Bezug auf den Innenlaufring 112 drehend zu verlagern. Die Steuerschiene 136 kann beispielhaft durch einen Aktuator drehend bewegt werden. In 3A-3B ist die Steuerschiene 136 in einer Position angeordnet dargestellt, in der die Steuerschiene 136 verhindert, dass sich die Verriegelungselemente 126, 128 in die Taschen 116 des Außenlaufrings 112 drehen.
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Über die Drehmomentübertragungsvorrichtung 110 wird auf ähnliche Weise wie über die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 aus 1A-1B ein Drehmoment übertragen und die in 2A-2D beschriebenen vier Positionen sind ebenfalls auf die Drehmomentübertragungsvorrichtung 110 aus 3A-3B anwendbar. Dementsprechend wird über die Drehmomentübertragungsvorrichtung 110 ein Drehmoment übertragen, wenn der Außenlaufring 112 dadurch, dass das erste und/- oder das zweite Verriegelungselement 126, 128 mit dem Außenlaufring 112 in Eingriff ist, drehfest an dem Innenlaufring 120 befestigt ist. Zum Beispiel gelangt das erste Verriegelungselement 126 mit dem Außenlaufring 112 in dieser Tasche 116 des Außenlaufrings 112 in Eingriff, wenn sich das erste Verriegelungselement 126 durch die Federkraft des Vorbelastungselements 134 in eine der Taschen 116 bewegt. Wenn das erste Verriegelungselement 126 in die Tasche 116 vorbelastet ist, befestigt das erste Verriegelungselement 126 den Innenlaufring 120 in einer Drehrichtung an dem Außenlaufring 112, um ein Drehmoment zwischen dem Innen- und dem Außenlaufring 120, 112 zu übertragen.
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In einem Getriebe wären der Innen- und der Außenlaufring 120, 112 jeweils mit anderen Komponenten wie etwa Wellen gekoppelt, so dass ein Drehmoment zwischen den mit den Laufringen 120, 112 verbundenen Wellen übertragen wird, wenn die Laufringe 120, 112 miteinander gekoppelt sind. Wenn in der Ausführungsform aus 3A-3B ermöglicht wird, dass das erste Verriegelungselement 126 in eine der Taschen 116 vorbelastet wird (wenn die Vorsprünge 142 der Steuerschiene 136 aus dem Weg der Tasche 116 geschoben werden), werden der Außen- und der Innenlaufring 112, 120 zur gemeinsamen Drehung in einer Richtung, jedoch nicht in der entgegengesetzten Richtung aneinander befestigt. Somit wird in der Orientierung aus 3A verhindert, dass sich der Außenlaufring 112 entgegen der Uhrzeigerrichtung dreht, während er sich in der Uhrzeigerrichtung frei drehen kann. Somit befestigt der Eingriff durch die ersten Verriegelungselemente 126 in die Taschen 116 den Innenlaufring 120 und den Außenlaufring 112 in einer Richtung drehfest aneinander. Das Lösen der ersten Verriegelungselemente 126 an dem Außenlaufring 120 findet statt, wenn die Steuerschiene 136 in der Weise um die Ringrille 118 geschoben wird, dass sich die Vorsprünge 142 mit den Taschen 116 überlappen und sie sperren, was die ersten Verriegelungselemente 126 (wie in 3A gezeigt) aus den Taschen 116 herausschiebt.
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Alternativ kann ebenfalls oder alternativ ein Drehmoment über die Drehmomentübertragungsvorrichtung 110 übertragen werden, wenn der Innenlaufring 120 dadurch drehfest an dem Außenlaufring 112 befestigt ist, dass die zweiten Verriegelungselemente 128 mit dem Außenlaufring 112 in Eingriff sind. Zum Beispiel gelangen die zweiten Verriegelungselemente 128 in den benachbarten Taschen 116 des Außenlaufrings 112 mit dem Außenlaufring 112 in Eingriff, wenn sich die zweiten Verriegelungselemente 128 durch die Federkraft des Vorbelastungselements 134 in eine der Taschen 116 bewegen (wenn sich die Vorsprünge 142 nicht mit den zu den zweiten Verriegelungselementen 128 benachbarten Taschen 116 überlappen). Wenn eines oder mehrere der zweiten Verriegelungselemente 128 in die Tasche(n) 116 vorbelastet sind, befestigen die zweiten Verriegelungselement(e) 128 den Innenlaufring 120 in einer Drehrichtung an dem Außenlaufring 112, um ein Drehmoment zwischen dem Innen- und dem Außenlaufring 120, 112 zu übertragen. Wenn in der Ausführungsform aus 3A ein zweites Verriegelungselement 128 in eine der Taschen 116 vorbelastet wird (wenn die Vorsprünge 142 der Steuerschiene 136 aus dem Weg der Taschen 116 geschoben werden), werden der Außen- und der Innenlaufring 112, 120 zur gemeinsamen Drehung in einer Richtung, jedoch nicht in der entgegengesetzten Richtung aneinander befestigt. In der Orientierung aus 3A wird verhindert, dass sich der Außenlaufring 112 in der Uhrzeigerrichtung dreht, während er sich entgegen der Uhrzeigerrichtung frei drehen kann. Somit befestigt der Eingriff durch die zweiten Verriegelungselemente 128 in die Taschen 116 den Außenlaufring 112 und den Innenlaufring 120 in einer Richtung drehfest aneinander. Ein Lösen der zweiten Verriegelungselemente 128 an dem Außenlaufring 112 tritt auf, wenn die Steuerschiene 136 in der Weise um die Ringrille 118 geschoben wird, dass sich die Vorsprünge 142 mit den Taschen 116 oder mit einem Abschnitt der Taschen 116 überschneiden und sie verriegeln und die zweiten Verriegelungselemente 128 aus den Taschen 116 herausschieben.
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Zusammengefasst übertragen die ersten Verriegelungselemente 126 dadurch ein Drehmoment zwischen dem Innen- und dem Außenlaufring 120, 122, dass sie sie miteinander koppeln, wenn der Außenlaufring 112 entgegen der Uhrzeigerrichtung (in der Orientierung aus 3A) gedreht wird, wobei die ersten Verriegelungselemente 126 aber nicht verhindern, dass sich der Außenlaufring 112 in der Uhrzeigerrichtung dreht. Die zweiten Verriegelungselemente 128 übertragen dadurch ein Drehmoment zwischen dem Innen- und dem Außenlaufring 120, 112, dass sie sie miteinander koppeln, wenn der Außenlaufring 112 in der Uhrzeigerrichtung (in der Orientierung aus 3A) gedreht wird, wobei die zweiten Verriegelungselemente 128 aber nicht verhindern, dass sich der Außenlaufring 112 entgegen der Uhrzeigerrichtung dreht. Wie in 2A-2D gezeigt ist, wird die Steuerschiene 136 verwendet, um wahlweise die ersten und zweiten Verriegelungselemente 126, 128 anzuwenden. Mit anderen Worten, die Steuerschiene 136 kann wie oben anhand von 2A-2D beschrieben in der Weise geschoben werden, dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung 110 ein Drehmoment in einer Drehrichtung, in beiden Drehrichtungen oder in keiner Drehrichtung überträgt.
