-
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
-
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen U.S. Patentanmeldung Seriennummer 61/953,099, eingereicht am 14. März 2014, deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die Offenbarung betrifft allgemein ein Getriebe für ein Fahrzeug.
-
HINTERGRUND
-
Fahrzeuge umfassen eine Kraftmaschine zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments. Ein Getriebe ist an der Kraftmaschine angebracht und umfasst in der Regel eine Eingangswelle, die das Antriebsdrehmoment von einer Kurbelwelle der Kraftmaschine aufnimmt. Die Eingangswelle ist mit einer Ausgangswelle des Getriebes über einen Zahnradzug gekoppelt. Die Ausgangswelle ist gekoppelt mit und überträgt das Antriebsdrehmoment auf einen Endantrieb, der ein oder mehrere Antriebsräder umfasst, um das Fahrzeug anzutreiben.
-
Das Getriebe kann mehrere unterschiedliche Betriebsmodi umfassen, wie etwa einen Vorwärtsantriebsmodus und einen Rückwärtsantriebsmodus, ist aber nicht darauf beschränkt. Das Getriebe kann einen neutralen Antriebsmodus umfassen oder nicht, der die Antriebsräder von der Eingangswelle entkoppelt oder trennt.
-
Der neutrale Modus verhindert, dass Drehmoment zwischen der Kraftmaschine und den Antriebsrädern übertragen wird, wenn sich das Getriebe in dem neutralen Modus befindet. Wenn jedoch das Getriebe nicht derart ausgestaltet ist, dass es einen neutralen Modus umfasst, dann sind die Kraftmaschine und die Antriebsräder ständig in Drehmomentverbindung angeordnet. Wenn das Getriebe ohne einen neutralen Modus ausgestaltet ist, werden jegliche Drehmomentspitzen, die in das System, wie etwa an den Antriebsrändern, eingeleitet werden, durch das Getriebe hindurch übermittelt, und die Komponenten des Getriebes müssen ausgelegt sein, um mit diesen möglichen Drehmomentspitzen umzugehen.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Es ist ein Getriebe für ein Fahrzeug vorgesehen. Das Getriebe umfasst ein Gehäuse, und eine Welle ist in dem Gehäuse drehbar gelagert. Die Welle ist zur Rotation um eine Achse gelagert und ist betreibbar, um ein Drehmoment von einer Kraftmaschine aufzunehmen. Eine wählbare Einwegkupplung verbindet das Gehäuse und die Welle. Die wählbare Einwegkupplung ist selektiv betreibbar, um eine Rotation der Welle um die Achse in zumindest einer Drehrichtung zu verhindern.
-
Es ist auch ein Fahrzeug vorgesehen. Das Fahrzeug umfasst eine Kraftmaschine, die eine Kurbelwelle umfasst, die betreibbar ist, um ein Drehmoment auszugeben. Ein Getriebe ist mit der Kraftmaschine gekoppelt und umfasst ein Gehäuse, das eine Welle drehbar lagert. Die Welle ist mit der Kurbelwelle der Kraftmaschine zur Aufnahme des Drehmoments von der Kraftmaschine gekoppelt. Das Getriebe umfasst eine wählbare Einwegkupplung, die das Gehäuse und die Welle verbindet. Die wählbare Einwegkupplung ist selektiv betreibbar, um eine Rotation der Welle in zumindest einer Drehrichtung zu verhindern. Die wählbare Einwegkupplung umfasst einen Kugelrast-Drehmomentbegrenzungsmechanismus, der betreibbar ist, um eine Drehmomentübertragung größer als einen vordefinierten Wert zwischen dem Gehäuse und der Welle zu verhindern. Ein Antriebsrad ist mit dem Getriebe in Drehmomentverbindung dazwischen gekoppelt. Das Getriebe zeichnet sich durch das Fehlen einer Reibkupplung aus, die betreibbar ist, um eine Drehmomentverbindung zwischen dem Antriebsrad und der Welle des Getriebes zu begrenzen.
-
In Ansprechen auf ein Drehmoment, das größer als der vordefinierte Wert ist, der in den Endantrieb, etwa durch das Antriebsrad, eingeleitet wird, arbeitet dementsprechend das Drehmomentbegrenzungssystem, wie etwa der Kugelrast-Drehmomentbegrenzungsmechanismus, um eine Drehmomentübertragung von dem Antriebsrad durch das Getriebe zu verhindern, wodurch eine Beschädigung der Komponenten des Getriebes verhindert wird. Da zusätzlich das Drehmomentbegrenzungssystem verhindert, dass Drehmoment, das größer als der vordefinierte Wert ist, in die Welle eingeleitet wird, müssen die Komponenten des Getriebes nicht derart bemessen sein, dass sie mit einem Drehmoment umgehen können, das größer als der vordefinierte Wert ist, wodurch die Größe und Kosten der Komponenten des Getriebes verringert werden.
-
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Lehren, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen werden, leicht deutlich werden.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs, das ein Getriebe in einem Teilschnitt zeigt.
-
2 ist eine vergrößerte schematische fragmentarische Schnittansicht des Getriebes, die eine wählbare Einwegkupplung zeigt, die ein Drehmomentbegrenzungssystem umfasst.
-
3 ist eine schematische Draufsicht eines inneren Elements der wählbaren Einwegkupplung.
-
4 ist eine vergrößerte, schematische, fragmentarische Schnittansicht des Getriebes, die die wählbare Einwegkupplung zeigt, die eine alternative Ausführungsform des Drehmomentbegrenzungssystems umfasst.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass Begriffe, wie etwa ”oberhalb”, ”unterhalb”, ”nach oben”, ”nach unten”, ”oben”, ”unten” usw. lediglich für die Figuren beschreibend verwendet werden und keine Einschränkungen an den Umfang der Offenbarung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, darstellen. Darüber hinaus können die Lehren hierin in Begriffen von funktionalen und/oder logischen Blockkomponenten und/oder verschiedenen Prozessschritten beschrieben sein. Es sollte realisiert werden, dass derartige Blockkomponenten irgendeine Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten umfassen können, die ausgestaltet sind, um die spezifizierten Funktionen durchzuführen.
-
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den unterschiedlichen Ansichten gleiche Teile angeben, ist bei 20 in 1 ein Fahrzeug schematisch gezeigt. Unter Bezugnahme auf 1 umfasst das Fahrzeug 20 eine Kraftmaschine 22, die mit einem Getriebe 24 gekoppelt ist. Die Kraftmaschine 22 kann eine Brennkraftmaschine, wie etwa eine Benzin- oder eine Dieselkraftmaschine umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Die Kraftmaschine 22 umfasst eine Kurbelwelle 26, die betreibbar ist, um ein Antriebsdrehmoment auszugeben. Das Getriebe 24 umfasst ein Gehäuse 28, das eine Welle zur Rotation um eine Achse drehbar lagert. Die Welle kann eine Eingangswelle 30, eine Ausgangswelle 34 oder eine Zwischenwelle (nicht gezeigt) umfassen. Die nachstehende Beschreibung bezieht sich auf die Welle als die Eingangswelle 30. Jedoch sollte der Umfang der Ansprüche nicht auf die beispielhafte Ausführungsform der Eingangswelle 30 beschränkt sein. Die Eingangswelle 30 ist um eine Eingangsachse 32 drehbar. Die Eingangswelle 30 ist mit der Kurbelwelle zur Aufnahme des Antriebsdrehmoments von der Kraftmaschine 22 gekoppelt. Das Getriebe 24 überträgt das Antriebsdrehmoment von der Eingangswelle 30 auf eine Ausgangswelle 34 über einen Zahnradzug 36. Zumindest ein Antriebsrad 38 ist mit der Ausgangswelle 34 des Getriebes 24 in Drehmomentverbindung dazwischen gekoppelt. Das Getriebe 24 überträgt das Antriebsdrehmoment auf das Antriebsrad 38 durch die Ausgangswelle 34.
-
Das Getriebe 24 kann einen Vorwärtsantriebsmodus und einen Rückwärtsantriebsmodus umfassen. Wenn das Getriebe 24 für ein Elektrofahrzeug ausgestaltet ist, das durch einen Elektromotor mit Energie beaufschlagt wird, kann das Getriebe 24 alternativ nur einen einzigen Antriebsmodus umfassen, wobei der Elektromotor in einer ersten Richtung arbeitet, um das Fahrzeug vorwärts anzutreiben, und der Elektromotor in einer zweiten Richtung arbeitet, um das Fahrzeug rückwärts anzutreiben. Das Getriebe 24 kann einen neutralen Modus umfassen oder nicht. Dementsprechend kann das Getriebe 24 eine echte mechanische Neutralstellung zur Entkopplung der Antriebsräder 38 von der Eingangswelle 30 des Getriebes 24 umfassen, um eine Drehmomentverbindung zwischen dem Antriebsrad 38 und der Eingangswelle 30 des Getriebes 24 zu verhindern. Darüber hinaus umfasst das Getriebe 24 keine Reibkupplung, die betreibbar ist, um eine Drehmomentübertragung zwischen dem Antriebsrad 38 und der Eingangswelle 30 zu begrenzen. Weil das Getriebe 24 keinen neutralen Modus zu umfassen braucht, umfasst es keine Reibkupplung, die schlupfen gelassen werden kann, um eine Drehmomentübertragung zwischen den Antriebsrädern 38 und der Eingangswelle 30 des Getriebes 24 zu begrenzen, wobei das Getriebe 24 ein Drehmomentbegrenzungssystem 40 umfasst, das nachstehend ausführlicher beschrieben wird, um eine Drehmomentübertragung zwischen den Antriebsrädern 38 und der Eingangswelle 30 des Getriebes 24 auf unterhalb eines vordefinierten Drehmomentwerts zu begrenzen, wodurch die Eingangswelle 30 des Getriebes 24 vor Drehmomentspitzen geschützt wird, wie sie etwa auftreten können, wenn durchdrehende Antriebsräder 38 plötzlich Kontakt mit dem trockenen Straßenbelag herstellen und eine Drehmomentspitze in das Antriebssystem einleiten.
-
Unter Bezugnahme auf die 2 und 4 ist die Eingangswelle 30 relativ zu dem Gehäuse 28 des Getriebes 24 durch ein Lager 42 drehbar gelagert. Das Lager 42 sitzt an einer Schulter 40 auf, die durch die Eingangswelle 30 definiert ist. Das Getriebe 24 umfasst eine wählbare Einwegkupplung 46, die das Gehäuse 28 und die Eingangswelle 30 verbindet. Es ist festzustellen, dass, wenn die Welle des Getriebes 24 als die Ausgangswelle 34 oder die Zwischenwelle definiert ist, dann die wählbare Einwegkupplung 46 jeweils das Gehäuse 28 bzw. die Ausgangswelle 34 oder die Zwischenwelle verbinden würde. Die wählbare Einwegkupplung 46 ist selektiv betreibbar, um eine Rotation der Eingangswelle 30 um die Eingangsachse 32 in zumindest einer Drehrichtung zu verhindern. Die wählbare Einwegkupplung 46 kann jede Einrichtung umfassen, die zu einer selektiven Einrückung in der Lage ist, um eine Rotation der Eingangswelle 30 in einer oder beiden Drehrichtungen um die Eingangsachse 32 zu steuern oder zu begrenzen.
-
Die wählbare Einwegkupplung 46 umfasst einen festen Abschnitt 48, der fest an dem Gehäuse 28 angebracht ist, und einen drehbaren Abschnitt 50, der an der Eingangswelle 30 zur Rotation mit der Eingangswelle 30 um die Eingangsachse 32 angebracht ist. Der drehbare Abschnitt 50 und der feste Abschnitt 48 sind gesteuert, um die wählbare Einwegkupplung 46 selektiv einzurücken und/oder auszurücken. Wenn die wählbare Einwegkupplung 46 eingerückt ist, steht der drehbare Abschnitt 50 mit dem festen Abschnitt 48 auf eine Weise in Wechselwirkung, die eine Rotation der Eingangsachse 32 in zumindest einer Richtung begrenzt oder verhindert. Wenn die wählbare Einwegkupplung 46 ausgerückt ist, steht der drehbare Abschnitt 50 nicht mit dem festen Abschnitt 48 in Wechselwirkung, wodurch zugelassen wird, dass der drehbare Abschnitt 50 mit der Eingangswelle 30 um die Eingangsachse 32 rotiert. Die wählbare Einwegkupplung 46 kann gesteuert sein, um eine Rotation der Eingangswelle 30 entweder in einer Uhrzeigerrichtung, einer Gegenuhrzeigerrichtung oder sowohl in der Uhrzeigerrichtung als auch in der Gegenuhrzeigerrichtung, entweder einzeln oder gleichzeitig, zu begrenzen. Der spezifische Betrieb oder die spezifische Weise, in der der drehbare Abschnitt 50 und der feste Abschnitt 48 eingerückt und/oder ausgerückt sind, um eine Rotation der Eingangswelle 50 zu verhindern oder zu begrenzen, ist Fachleuten bekannt und ist nicht Gegenstand der Beschreibung der Erfindung. Von daher werden der spezifische Betrieb und/oder die spezifische Steuerung zwischen dem drehbaren Abschnitt 50 und dem festen Abschnitt 48 der wählbaren Einwegkupplung 46 hierin nicht im Einzelnen beschrieben.
-
Der drehbare Abschnitt 50 der wählbaren Einwegkupplung 46 umfasst ein inneres Element 52 und ein äußeres Element 54. Das innere Element 52 ist an der Eingangswelle 30 montiert und drehbar an der Eingangswelle 30 zur Rotation mit der Eingangswelle 30 um die Eingangsachse 32 befestigt. Wie gezeigt ist, umfasst das innere Element 52 einen Trommelabschnitt 56 und einen ringförmigen Plattenabschnitt 58. Der Trommelabschnitt 56 erstreckt sich entlang der Eingangsachse 32 und ist ringförmig um eine äußere radiale Fläche 60 der Eingangswelle 30 herum angeordnet. Bevorzugt ist der Trommelabschnitt 56 mit der Eingangswelle 30 zur gemeinsamen Rotation über eine Kerbzahnverbindung 62 verbunden, die den Trommelabschnitt 56 des inneren Elements 52 und die Eingangswelle 30 verbindet. Der ringförmige Plattenabschnitt 58 des inneren Elements 52 erstreckt sich von dem Trommelabschnitt 56 über eine radiale Distanz radial nach außen bis zu einem distalen Umfangsrand.
-
Das äußere Element 54 ist durch das innere Element 52 drehbar gelagert. Das äußere Element 54 ist um die Eingangsachse 32 relativ zu der Eingangswelle 30 und dem inneren Element 52 drehbar. Das äußere Element 54 umfasst einen ringförmigen Plattenabschnitt 64, der durch den Trommelabschnitt 56 des inneren Elements 52 gelagert ist, und ist gegenüber dem ringförmigen Plattenabschnitt 58 des inneren Elements 52 angeordnet. Der ringförmige Plattenabschnitt 64 des äußeren Elements 54 erstreckt sich von der Eingangsachse 32 weg nach radial nach außen zu einem Kupplungsabschnitt 66, der mit dem festen Abschnitt 48 der wählbaren Einwegkupplung 46 in Eingriff steht. Ein Führungselement 68 ist zwischen dem äußeren Element 54 und dem Trommelabschnitt 56 des inneren Elements 52 angeordnet. Das Führungselement 68 stützt das äußere Element 54 relativ zu dem inneren Element 52 radial ab, während es eine Relativdrehung zwischen dem äußeren Element 54 und dem inneren Element 52 zulässt.
-
Wie es oben angemerkt wurde, umfasst die wählbare Einwegkupplung 46 das Drehmomentbegrenzungssystem 40, das betreibbar ist, um eine Drehmomentübertragung, die größer als ein vordefinierter Wert ist, zwischen dem Gehäuse 28 und der Eingangswelle 30 zu verhindern. Wenn dementsprechend Drehmoment auf die Eingangswelle 30 aufgebracht wird, das geringer als der vordefinierte Drehmomentwert ist, dann ist das Drehmomentbegrenzungssystem 40 betreibbar, um Drehmoment durch die wählbare Einwegkupplung 46 zwischen dem Gehäuse 28 und der Eingangswelle 30 zu übertragen. Wenn jedoch Drehmoment auf die Eingangswelle 30 aufgebracht wird, das gleich oder größer als der vordefinierte Drehmomentwert ist, dann ist das Drehmomentbegrenzungssystem 40 betreibbar, um eine Drehmomentübertragung durch die wählbare Einwegkupplung 46 zu entkoppeln und eine Drehmomentübertragung zwischen dem Gehäuse 28 und der Eingangswelle 30 zu verhindern.
-
Das Drehmomentbegrenzungssystem 40 kann jedes System umfassen, das in der Lage ist, eine Drehmomentübertragung zwischen dem Gehäuse 28 und der Eingangswelle 30 zu begrenzen. Zum Beispiel kann das Drehmomentbegrenzungssystem 40 einen Kugelrast-Drehmomentbegrenzungsmechanismus 70, wie er in den 2 oder 4 gezeigt ist, umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Obgleich das Drehmomentbegrenzungssystem 40 in den 2 und 4 als ein Kugelrast-Drehmomentbegrenzungssystem 70 gezeigt ist, ist festzustellen, dass der Kugelrast-Drehmomentbegrenzungsmechanismus 70 lediglich eine beispielhafte Ausführungsform ist. Von daher kann das Drehmomentbegrenzungssystem 40 auf irgendeine andere Weise als die hierin gezeigte und beschriebene beispielhafte Ausführungsform ausgestaltet sein.
-
Der Kugelrast-Drehmomentbegrenzungsmechanismus 70 umfasst eine Kugel 72, die in einer Tasche 74 angeordnet ist, die durch sowohl das innere Element 52 als auch das äußere Element 54 definiert ist. Die Tasche 74 umfasst einen ersten Abschnitt 76 und einen zweiten Abschnitt 78. Der erste Abschnitt 76 der Tasche 74 ist durch den ringförmigen Plattenabschnitt 64 des äußeren Elements 54 definiert und in diesen vertieft. Der zweite Abschnitt 72 der Tasche 74 ist durch den ringförmigen Plattenabschnitt 58 des inneren Elements 52 definiert und in diesen vertieft. Der erste Abschnitt 76 und der zweite Abschnitt 78 sind einander gegenüber angeordnet, so dass die Kugel 72 teilweise in einem jeden von dem ersten Abschnitt 76 und dem zweiten Abschnitt 78 der Tasche 74 angeordnet sein kann. Unter Bezugnahme auf 3 umfasst der Kugelrast-Drehmomentbegrenzungsmechanismus 70 bevorzugt eine Mehrzahl von Kugeln 72, wobei jede der Mehrzahl von Kugeln 72 innerhalb einer jeweiligen Tasche 74 angeordnet ist. Der in 2 gezeigte Querschnitt zeigt zwei Kugeln 72, die jeweils in einer jeweiligen Tasche 74 angeordnet sind. Es ist jedoch festzustellen, dass der Kugelrast-Drehmomentbegrenzungsmechanismus 70 jede Art von Kugeln 72 umfassen kann, wobei jede Kugel 72 in einer der Taschen 74 angeordnet ist, welche in Umfangsrichtung um die Eingangsachse 32 herum beabstandet sind. Obgleich die Beschreibung nur eine einzige Kugel 72 beschreibt, die in einer jeweiligen Tasche 74 angeordnet ist, ist festzustellen, dass die Beschreibung der Kugel 72 und/oder der jeweiligen Taschen 74 auf eine Mehrzahl von Kugeln 72 und/oder Taschen 74 des Kugelrast-Drehmomentbegrenzungsmechanismus 70 anwendbar ist. Darüber hinaus, wie es in 3 gezeigt ist, kann das innere Element 52 mehr zweite Abschnitte 78 der Taschen 74 als die Zahl der Kugeln 72 definieren. Die zweiten Abschnitte 78 können durch eine Ringnut 94 verbunden sein, die sich in Umfangsrichtung um die Eingangsachse 32 erstreckt.
-
Unter Bezugnahme auf die 2 und 4 umfasst der Kugelrast-Drehmomentbegrenzungsmechanismus 70 ferner eine Feder 80, die betreibbar ist, um die Kugel 72 gegen das innere Element 52 in einer ersten axialen Richtung 82 entlang der Eingangsachse 32 vorzuspannen. Wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, erstreckt sich der erste Abschnitt 76 der Tasche 74 nicht vollständig durch dem ringförmigen Plattenabschnitt 64 des äußeren Elements 54 hindurch, wodurch eine Bodenfläche des ersten Abschnitts 76 der Tasche 74 gebildet ist, auf den die Kugel 72 aufliegt und/oder mit dem das äußere Element 54 in Kontakt steht. Von übt die Feder 80 eine Vorspannung auf das äußere Element 54 aus, was wiederum die Kugel 72 gegen das innere Element 52 vorspannt. Jedoch ist unter Bezugnahme auf 4 festzustellen, dass der erste Abschnitt 76 der Tasche 74 sich vollständig durch den ringförmigen Plattenabschnitt 64 des äußeren Elementes 54 hindurch erstrecken kann, so dass die Feder 80 direkt mit der Kugel 72 in Kontakt steht und diese gegen das innere Element 52 vorspannt.
-
Der erste Abschnitt 76 der Tasche 74 ist derart gebildet, dass die Kugel 72 immer in dem ersten Abschnitt 76 der Tasche 74 zurückgehalten ist. Mit anderen Worten, der erste Abschnitt 76 der Tasche 74 ist derart gebildet, dass die Kugel 72 nicht aus dem ersten Abschnitt 76 der Tasche 74 entfernt oder abgehoben werden kann. Zum Beispiel kann der erste Abschnitt 76 der Tasche 74 derart gebildet sein, dass er eine Tiefe umfasst, die größer ist als eine Hälfte des Durchmessers der Kugel 72, so dass der Umfang der Kugel 72 mit einer Seitenfläche der ersten Tasche 74 in einem Abstand in Kontakt steht, der in den ringförmigen Plattenabschnitt 64 des äußeren Elements 54 relativ zu der sich radial erstreckenden Fläche des äußeren Elements 54 vertieft ist.
-
Der zweite Abschnitt 78 der Tasche 74 umfasst eine abgewinkelte Kante 84, die einen Eintritts-/Austrittswinkel in den zweiten Abschnitt 78 der Tasche 74 bildet. Die abgewinkelte Kante 84 des zweiten Abschnitts 78 führt die Kugel 72 in und aus dem zweiten Abschnitt 78 der Tasche 74 und ist in Umfangsrichtung um den zweiten Abschnitt 78 der Tasche 74 herum angeordnet. Die abgewinkelte Kante 84 kann zum Beispiel eine angefaste ringförmige Kante oder eine gerundete ringförmige Kante mit einem Radius umfassen.
-
Drehmoment in der Eingangswelle 30 erzeugt eine Ausdrückkraft, die gegen die Kugel 72 in einer zweiten axialen Richtung 86 entlang der Eingangsachse 32 wirkt. Die zweite axiale Richtung 86 ist entgegengesetzt zu der ersten axialen Richtung 82. Die axiale Ausdrückkraft arbeitet, um die Kugel 72 aus dem zweiten Abschnitt 78 der Tasche 74 zu heben oder zu entfernen. Der Betrag der axialen Ausdrückkraft, der erforderlich ist, um die Kugel 72 aus dem zweiten Abschnitt 78 der Tasche 74 abzuheben, hängt von dem Betrag des Eintritts-/Austrittswinkels ab, d. h. dem relativen Winkel, der zwischen der abgewinkelten Kante 84 der zweiten Tasche 74 und einer sich radial erstreckenden Wandfläche des ringförmigen Plattenabschnitts 58 des inneren Elements 52 gebildet ist. Ein höherer Wert des Eintritts-/Austrittswinkels, d. h. ein Winkel näher bei 90°, vergrößert den Betrag der axialen Ausdrückkraft, wohingegen ein kleinerer Wert des Eintritts-/Austrittswinkels, d. h. ein Winkel näher bei 0°, den Betrag der axialen Ausdrückkraft verringert. Es ist festzustellen, dass ein Eintritts-/Austrittswinkel gleich 90° keine abgewinkelte Kante 84 bedeuten würde und der zweite Abschnitt 78 der Tasche 74 bei 90° relativ zu der sich radial erstreckenden Bandfläche des ringförmigen Plattenabschnitts 58 des inneren Elements 52 angeordnet wäre. Darüber hinaus ist festzustellen, dass ein Eintritts-/Austrittswinkel gleich 0° eine Tiefe von Null für den zweiten Abschnitt 78 der Tasche 74 bedeuten würde. Von daher muss der Eintritts-/Austrittswinkel größer als 0° sein.
-
Die Feder 80 kann jede geeignete Art und jede geeignete Ausgestaltung einer Feder 80 sein, die in der Lage ist, die Kugeln 72 gegen das innere Element 52 vorzuspannen und mit der Eingangswelle 30 um die Eingangsachse 32 zu rotieren. Zum Beispiel, und wie es gezeigt ist, kann die Feder 80 eine Kegelscheibenfeder 80, die manchmal als eine ”Bellevillefeder” bezeichnet wird, umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt.
-
Die Feder 80 ist an der Eingangswelle 32 angebracht und mit dieser drehbar. Zum Beispiel kann eine Kerbzahnverbindung 88 einen inneren Radius der Feder 80 und die Eingangswelle 30 verbinden. Wie es gezeigt ist, umfasst die Feder 80 eine flache ringförmige Fläche 90, die in Umfangsrichtung benachbart zu einer radial äußeren Kante der konischen Scheibenfeder 80 angeordnet ist. Die flache ringförmige Fläche 90 ist gegen das äußere Element 54 angeordnet und spannt dieses in der ersten axialen Richtung 82 vor. Die flache ringförmige Fläche 90 bietet eine Fläche, um einen relativen Schlupf zwischen der Feder 80 und dem äußeren Element 54 zuzulassen, wenn der Kugelrast-Drehmomentbegrenzungsmechanismus 70 arbeitet, um das äußere Element 54 von dem inneren Element 52 zu entkoppeln.
-
Ein Befestigungselement 92 ist an der Eingangswelle 30 angebracht und betreibbar, um die Feder 80 entlang der Eingangsachse 32 in der ersten axialen Richtung 82 zu belasten und somit die Kugel 72 gegen das innere Element 52 zu pressen. Wie es gezeigt ist, übt die Feder 80 eine Vorspannung auf das äußere Element 54 aus, was wiederum die Kugel 72 gegen das innere Element 52 vorspannt. Jedoch, wie es oben angemerkt wurde, kann die Feder 80 direkt mit der Kugel 72 in Kontakt stehen und die Kugel 72 gegen das innere Element 52 vorspannen. Bevorzugt, und wie es gezeigt ist, umfasst das Befestigungselement 92 eine Mutter, die in Gewindeeingriff mit der Eingangswelle 30 angeordnet ist. Das Befestigungselement 92 kann festgezogen werden, um die erforderliche Last auf den drehbaren Abschnitt 50 der wählbaren Einwegkupplung 46 vorzusehen. Wie es gezeigt ist, ist die Feder 80, wenn sie durch das Befestigungselement 92 belastet ist, betreibbar, um das äußere Element 54 gegen und in Anlageeingriff mit der Kugel 72 zu komprimieren und dadurch wiederum die Kugel 72 gegen und in Anlageeingriff mit dem inneren Element 52 zu komprimieren. Das innere Element 52 wiederum steht mit dem Lager 42 in Kontakt und in Eingriff und presst das Lager 42 gegen die Schulter 44 der Eingangswelle 30. Dementsprechend belastet die Mutter nicht nur den Kugelrast-Drehmomentbegrenzungsmechanismus 70, sondern belastet auch das Lager 42.
-
Drehmoment in der Eingangswelle 30 erzeugt die Ausdrückkraft, die gegen die Kugel 72 in der zweiten axialen Richtung 86 wirkt. Die Kugel 72 wirkt gegen die Feder 80, wobei die Feder 80 die Kugel 72 in der ersten axialen Richtung 82 vorspannt. Wenn das Drehmoment größer als der vordefinierte Wert ist, wird die Ausdrückkraft groß genug, um die Kugel 72 axial entlang der Eingangsachse 32 in der zweiten axialen Richtung 86 zu bewegen, wodurch die Kugel 72 aus dem zweiten Abschnitt 78 der Tasche 74 entfernt oder abgehoben wird. Der Betrag der Ausdrückkraft, der erforderlich ist, um die Kugel 72 aus dem zweiten Abschnitt 78 der Tasche 74 abzuheben, hängt nicht nur von der abgewinkelten Kante 84 des zweiten Abschnitts 78 der Tasche 74 ab, wie es oben beschrieben ist, sondern auch von der Stärke, d. h. der Federkonstante, der Feder 80, und der auf die Feder 80 durch das Befestigungselement 92 aufgebrachten Last ab. Zum Beispiel wird eine steifere Feder 80 mit einer höheren Vorlast eine höhere axiale Ausdrückkraft erfordern, um die Kugel 72 aus dem zweiten Abschnitt 78 der Tasche 74 zu entfernen. Die Kennlinie der Feder 80 und die Vorlast der Feder 80 ebenso wie die abgewinkelte Kante 84 des zweiten Abschnitts 78 der Tasche 74 können derart ausgelegt sein, dass sie die gewünschte axiale Ausdrückkraft erreichen, die mit einem festgelegten Drehmoment in der Eingangswelle 30 korreliert sein kann. Dementsprechend kann das Drehmomentbegrenzungssystem 40 derart konstruiert sein, dass es die wählbare Einwegkupplung 46 von der Eingangswelle 30 bei jedem gewünschten Drehmomentniveau entkoppelt.
-
Sobald die Kugel 72 aus dem zweiten Abschnitt 78 der Tasche 74 angehoben worden ist, sind das innere Element 52 und die Eingangswelle 30 frei, relativ zu dem äußeren Element 54, der Kugel 72, die durch das äußere Element 54 in dem ersten Abschnitt 76 der Tasche 74 gelagert ist, und der Feder 80 zu rotieren, so dass beträchtlich weniger Drehmoment zwischen dem äußeren Element 54 und dem Eingangselement 52 übertragen wird. Die Feder 80 übt eine ständige Vorspannung auf die Kugel 72 in der ersten axialen Richtung 82 aus. Wenn das innere Element 52 relativ zu dem äußeren Element 54 rotiert, gelangt gelegentlich der zweite Abschnitt 78 der Tasche 74 wieder in Kontakt mit der Kugel 72, so dass die Vorspannkraft der Feder 80 die Kugel 72 zurück in den zweiten Abschnitt 78 der Tasche 74 vorspannen wird. Wenn das Drehmoment größer als der vordefinierte Wert bleibt, dann wird der Prozess wiederholt, wobei die Kugel 72 wieder von dem Sitz angehoben wird. Wenn jedoch das Drehmoment unter den vordefinierten Wert fällt, wird die Kugel 72 in dem zweiten Abschnitt 78 der Tasche 74 sitzen bleiben und wieder, normale Betriebsdrehmomentübertragungsniveaus zwischen dem Eingangselement 52 und dem Ausgangselement 54 herstellen.
-
Unter Bezugnahme auf 2 bewegt sich das äußere Element 54 axial entlang der Eingangsachse 32 relativ zu dem inneren Element 52 und dem festen Abschnitt 48, wenn sich die Kugel 72 in und aus der Tasche 74 bewegt. Jedoch unter Bezugnahme auf 4 bleibt das äußere Element 54 entlang der Eingangsachse 32 relativ zu dem inneren Element 52 und dem festen Abschnitt 48 axial feststehend, wenn sich die Kugel 72 in und aus der Tasche 74 bewegt.
-
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sind für die Offenbarung unterstützend und beschreibend, aber der Umfang der Offenbarung ist allein durch die Ansprüche definiert. Obgleich einige der besten Arten und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Lehren ausführlich beschrieben worden sind, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Offenbarung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
