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Die Erfindung betrifft eine Schaltkupplung mit einem um eine Drehachse angeordneten Innenring und einem koaxial zu diesem angeordneten Außenring sowie einem zwischen diesen angeordneten, radial begrenzt elastischen Zwischenring.
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Gattungsgemäße Schaltkupplungen sind beispielsweise aus der
WO 2015/015320 A2 bekannt. Hierbei ist ein Innenring auf einer Wellenverzahnung einer Welle drehfest aufgenommen und weist einen in Form eines Polygonzugs ausgebildeten Außenumfang auf, auf dem mit komplementärem Innenumfang ein Klemmring angeordnet ist. Radial zwischen dem Klemmring und einem Außenring ist ein axial verlagerbarer Schaltring mit einer axial wirksamen Rampeneinrichtung gegenüber dem Außenring angeordnet. Bei einer axialen Verlagerung des Schaltrings in Richtung der ansteigenden Rampe der Rampeneinrichtung tritt eine Klemmverbindung zwischen Klemmring, Schaltring und Außenring ein, die durch eine entgegengesetzte Verlagerung des Schaltrings wieder gelöst wird.
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Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung einer gattungsgemäßen Schaltkupplung. Insbesondere soll die Schaltkupplung einfach und aus möglichst wenigen Bauteilen gebildet sein.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Die vorgeschlagene Schaltkupplung enthält einen um eine Drehachse angeordneten Innenring und einen koaxial zu diesem angeordneten Außenring sowie einen zwischen diesen angeordneten, radial begrenzt elastischen Zwischenring. Die Schaltkupplung kann daher im einfachsten Fall aus drei Teilen gebildet sein. Innenring und Zwischenring sind mittels einer in Umfangsrichtung bidirektional wirksam angeordneten Rampeneinrichtung aufeinander aufgenommen. Hierbei kann ein Moment zwischen dem Zwischenring und dem Innenring in beide Drehrichtungen übertragen werden. An dem Zwischenring sind radial nach außen weisende, über den Umfang verteilt angeordnete Segmente vorgesehen, die bei radialer Vorspannung des Zwischenrings mit dem Außenring in Umfangsrichtung eine Formschlussverbindung bilden.
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Die Formschlussverbindung wird geschaltet, indem eine radiale Verlagerung des Zwischenrings mittels einer in axiale Richtung wirksamen, durch axiale Verlagerung des Innenrings gegenüber dem Zwischenring geschalteten Rampeneinrichtung vorgesehen ist. Dies bedeutet, dass die Rampeneinrichtung in Form von axial ansteigenden Rampen an dem Innenring und an dem Zwischenring, insbesondere an dessen Segmenten vorgesehen ist. Durch einen von außen beispielsweise durch einen Aktor, einen Öldruck einer mit Druckmedium umgebenen Anwendung, einer drehmomentabhängigen Verlagerung des Innenrings beispielsweise infolge eines schrägverzahnten Bauteils oder dergleichen verlagerten Innenring wird der Zwischenring an den axial ansteigenden Rampen nach radial außen verlagert, so dass die Segmente mit dem mit einem Radialprofil versehenen Innenumfang des Außenrings die lösbare, momentübertragende Formschlussverbindung bilden, so dass die Schaltkupplung zwischen Innenring und Außenring wirksam ist. Bei Rückverlagerung des Innenrings wird die Schaltkupplung wieder geöffnet, indem sich durch radiale Rückverlagerung des Zwischenrings ein Spalt zwischen den Segmenten und dem Außenring einstellt. Durch die Unterbringung der Rampeneinrichtung direkt zwischen Innenring und Zwischenring können Bauteile gespart werden.
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Zur Ausbildung einer radialen Elastizität des Zwischenrings können zwischen den Segmenten ausreichend breite Ausschnitte vorgesehen sein. Weiterhin können beispielsweise die Segmente unterteilende von radial innen und/oder von radial außen eingeschnittene Ausnehmungen vorgesehen sein. Radial innere und radial äußere Ausnehmungen können radial übereinander stehend ausgebildet sein und gegenüber dem Querschnitt des Zwischenrings an den Segmenten einen verringerten Querschnitt aufweisende Stege ausbilden, die die Segmente zumindest radial elastisch miteinander verbinden. Insoweit dienen die Stege als elastische Elemente wie Federelemente. Alternativ oder zusätzlich kann der Zwischenring einseitig geschlitzt, also einseitig offen ausgebildet sein, so dass eine radiale Verlagerung unter Ausbildung eines vergrößerten Durchmessers des Zwischenrings erleichtert wird.
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Bei einer elastischen Ausbildung der Verbindung zwischen Zwischenring und Innenring kann der Zwischenring entlang der Rampeneinrichtung mit beidseitig in Umfangsrichtung ansteigenden Rampen begrenzt verdrehbar ausgebildet sein, so dass dieser unter Momenteneinfluss zumindest geringfügig gegenüber dem Innenring nach radial außen verlagert wird und damit einen Formschluss des Zwischenrings gegenüber dem Außenring bewirken kann.
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Um den Zwischenring an dem Innenring zu halten und damit bei geöffneter Schaltkupplung einen Kontakt mit dem Außenring zu vermeiden, kann der Zwischenring gegenüber dem Innenring vorgespannt sein.
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Zur Ausbildung der Formschlussverbindung können die Segmente radial außen nach radial innen gerichtete Ausnehmungen oder Einschnitte aufweisen, die zu radial nach innen an dem Außenring ausgebildeten, beispielsweise einteilig angeformten oder angeprägten Nocken komplementär ausgebildet sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Schaltkupplung gestuft zuerst kraft- und dann formschlüssig wirksam ausgebildet sein. Hierbei kann beispielsweise mittels einer radialen Verlagerung der Segmente mittels einer axialen Verlagerung des Innenrings eine Klemmverbindung gebildet werden und anschließend die Formschlussverbindung ausgebildet werden, indem die Nocken des Außenrings in die Ausnehmungen des Zwischenrings rutschen.
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Es versteht sich, dass in umgekehrter Ausbildung zur Bildung des Formschlusses die Nocken an dem Zwischenring vorgesehen sein können und an dem Innenumfang des Außenrings komplementär zu den Nocken nach radial außen eingebrachte, beispielsweise eingeprägte Taschen vorgesehen sein können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform enthält die Schaltkupplung neben der schaltbaren, lösbaren Verbindung radial innerhalb des Innenrings eine Reibungskupplung. Die Reibungskupplung ist beispielsweise als nasslaufende Reibungskupplung ausgebildet, welche ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil aufweist, wobei dem Ausgangsteil und dem Ausgangsteil jeweils abwechselnd geschichtete Lamellen zugeordnet sind, wobei die Lamellen unter Druck einen Reibschluss bilden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Innenring einen Lamellenträger für die Lamellen des Eingangs- oder Ausgangsteils bilden. Hierzu ist an dem Eingangsteil ein Innenprofil wie Innenverzahnung vorgesehen, in der die Lamellen drehschlüssig eingehängt sind. Die Außenprofilierung mit den in Umfangsrichtung ausgebildeten bidirektionalen Rampen und das Innenprofil können bei der Herstellung des Innenrings werkzeugfallend ausgebildet sein.
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Mit anderen Worten wird eine besonders einfach herzustellende Kupplung ohne klassischen Verzahnung vorgeschlagen. Die Sperrung zwischen Innenring und Außenring wird bevorzugt durch einen Formschluss in radialer Richtung durchgeführt. Hierdurch werden eine einfache und kostengünstige Fertigung sowie eine niedrige Beanspruchung erzielt. Durch die Verwendung von Blechbauteilen kann eine einfache Fertigung gewährleistet werden.
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Des Weiteren ist kein Einspurverfahren wie Synchronisierung entsprechend einer Verzahnung nötig.
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Die Erfindung kann folgende vorteilhafte Eigenschaften in nicht abschließender Aufzählung aufweisen:
- – Aktivierung der Schaltkupplung über axiale Verschiebung des Innenrings und radiale Aufweitung des Zwischenrings (Wedge Plate),
- – Rampen beidseitig zwischen Zwischenring und Innenring sind in Umfangsrichtung angeordnet (Schub- und Zugbetrieb),
- – axiale Rampeneinrichtung, um einen Klemmkontakt am Außendurchmesser des Zwischenrings und einer Nut des Außenrings herzustellen,
- – formschlüssige Verbindung zwischen Zwischenring und Außenring,
- – im deaktivierten Zustand kein Kontakt zwischen Zwischenring und Außenring,
- – der Zwischenring ist auf den Innenrampen des Innenrings radial vorgespannt.
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Der Innenring kann am Innendurchmesser eine Verzahnung für die Innenlamellen einer nass betriebenen Kupplung aufweisen. Desweiteren sind am Innenring bidirektionale Rampen für den Zug und Schubbetrieb der Schaltkupplung am Außenumfang des Innenrings in Umfangsrichtung angebracht. Desweiteren weist der Außendurchmesser des Innenrings eine Steigung in axialer Richtung auf. Diese Steigung ist in bevorzugter Weise größer als die Schaltgrenze der Formschlussverbindung zwischen Zwischenring und Außenring.
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Der Zwischenring weist am Innenumfang bidirektionale Rampen im Umfangsrichtung für Schub-, und Zugbetrieb auf. Desweiteren ist hier eine zu der Steigung des Innenrings komplementäre Steigung in axialer Richtung an den Segmenten angebracht. Am Außendurchmesser ist ein formschlüssiger Kontakt gegenüber dem Außenring, beispielsweise über den Umfang verteilte, nach radial innen erweiterte Nocken des Außenrings vorgesehen.
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Der Außenring kann mit einem radial nach innen wirksamen Profil am Innenumfang ausgestattet sein. Am Außenumfang kann eine Formschlussverbindung, beispielsweise eine Verzahnung zur Verbindung des Außenrings mit einem Gehäuse oder dergleichen vorgesehen sein.
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Im nicht geschalteten Zustand der Schaltkupplung ist der Zwischenring mit einer Vorspannung auf dem Innenring aufgesetzt und hat mit seinem Außendurchmesser keinen Kontakt zum Außenring beziehungsweise dessen Profil. Die Vorspannung wird durch eine Auftrennung des Zwischenrings erleichtert.
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Zum Schalten der Kupplung wird der Innenring axial verschoben, damit sich der Zwischenring aufweitet und Kontakt zum Außenring herstellt. Durch diesen Kontakt entsteht ein Formschluss, welcher durch radiale Verlagerung der Segmente durch einen Gleitvorgang des Zwischenrings entlang der Rampen am Innenring mit einer weiteren Vergrößerung des Durchmessers des Zwischenrings ausgebildet wird und somit zu einer formschlüssigen Verbindung zwischen Innenring und Außenring führt. Jetzt ist die Kupplung geschlossen.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine Ansicht der um eine Drehachse angeordneten Schaltkupplung
und
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2 den oberen Teil der Schaltkupplung im Schnitt.
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Die 1 zeigt die um die Drehachse d angeordnete Schaltkupplung 1 in Ansicht. Die Schaltkupplung 1 ist aus dem Innenring 2 und dem Außenring 3 sowie dem radial zwischen diesen angeordneten Zwischenring 4 gebildet. Der Innenring 2 weist an seinem Innenumfang 5 die Innenverzahnung 6 zur Aufnahme von Lamellen einer nass betriebenen Reibungskupplung auf. Insoweit dient der Innenring als Lamellenträger wie Außenlamellenträger.
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An seinem Außenumfang weist der Innenring 2 über den Umfang verteilt angeordnete, abwechselnd in beide Umfangsrichtungen ansteigende Rampen 7, 8 auf, an denen unter Bildung der Rampeneinrichtung 9 der Zwischenring 4 mittels komplementär zu den Rampen 7, 8 ausgebildeten Rampen 10, 11 aufgenommen ist. In nicht einsehbarer Weise ist zudem zwischen dem Innenring 2 und dem Zwischenring 4 eine in der 2 einsehbare Rampeneinrichtung 12 mit axialen Rampen eingerichtet.
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Der Zwischenring 4 weist nach radial außen erweiterte, über den Umfang verteilte Segmente 13 auf, die voneinander mittels radial von innen und von radial außen eingebrachter Ausnehmungen 14, 15, 16 voneinander getrennt sind und damit eine radiale Verlagerung des Zwischenrings 4 unter Aufweitung der Ausnehmungen 14, 15, 16 ermöglichen. Dabei dienen die Stege 19 zwischen den Segmenten 13 als elastische Elemente. Zusätzlich ist der Zwischenring 4 mittels des Durchbruchs 17 einseitig geöffnet. Der Zwischenring 4 ist auf dem Innenring 2 radial vorgespannt aufgenommen.
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Die Segmente 13 treten je nach Schaltzustand der Schaltkupplung 1 in Formschlusskontakt mit dem Innenumfang 18 des Außenrings 3.
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Der Außenring 3 kann in nicht dargestellter Weise an seinem Außenumfang formreib- oder stoffschlüssig mit einem Gehäuse oder dergleichen verbunden sein.
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Zur Ausbildung der hier aktiv dargestellten Formschlussverbindung 22 greifen die an dem Außenring 3 über den Umfang verteilt angeordneten Nocken 20 radial in die Ausnehmungen 21 in den Segmenten 13 ein.
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Die 2 zeigt die Schaltkupplung 1 der 1 im Teilschnitt mit dem Innenring 2, dem Außenring 3 und dem Zwischenring 4. Aus der 2 wird die Ausbildung der Rampeneinrichtung 12 deutlich. Die Rampen 7, 8 des Innenrings 2 und die zu diesen komplementären Rampen 10, 11 des Zwischenrings 4 beziehungsweise der Segmente 13 sind als axial ansteigende Rampen ausgebildet. Die Nocken 20 greifen zur Bildung der Formschlussverbindung 22 in die Ausnehmungen 21 der Segmente 13 ein. Anhand der Zusammenschau der 1 und 2 wird die Funktion der Schaltkupplung 1 erläutert: Bei geöffneter Schaltkupplung 1 ist der Zwischenring 4 ohne Verdrehung der Rampen 7, 8, 10, 11 gegeneinander auf dem Innenring 2 radial vorgespannt. Hierdurch ergibt sich zwischen den Segmenten 13 und dem Außenring 3 beziehungsweise den Nocken 20 ein Radialspalt, es wird kein Moment übertragen.
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Um die Schaltkupplung zu betätigen, wird der Innenring 2 gegenüber dem Außenring 3 axial beispielsweise mittels eines Aktors, eines Druckkolbens oder dergleichen verlagert. Hierdurch werden mittels der Rampeneinrichtung 12 die Segmente 13 an den Rampen 7, 8, 10, 11 nach radial außen verlagert, so dass die Segmente 13 mit den Nocken 20 in Reibeingriff treten. Durch die unterschiedliche Drehzahl des Innenrings 2 und des Außenrings 3 wird der Zwischenring 4 gegenüber dem Innenring verzögert oder beschleunigt, wodurch eine Relativverdrehung der Rampeneinrichtung 9 mit den in Umfangsrichtung angeordneten Steigungen der Rampen 7, 8, 10, 11 und damit eine Relativverdrehung des Zwischenrings 4 gegenüber dem Innenring 2 eintritt. Hierdurch werden die Segmente 13 gegenüber den Nocken 20 weiterverdreht, bis die Nocken 20 unter radialer Vorspannung in die Ausnehmungen 21 einrasten.
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Um die Schaltkupplung 1 wieder zu öffnen, wird der Innenring 2 in die entgegengesetzte Richtung der axialen Steigungen der Rampen 7, 8, 10, 11 verlagert. Hierdurch wird die Vorspannung der Segmente 13 gegenüber den Nocken 20 verringert und der Zwischenring 4 dreht sich unter seiner Vorspannung auf dem Innenring 2 und unter Aufhebung der Formschlussverbindung 22 zwischen Nocken 20 und Ausnehmungen 21 in seine Ursprungslage zurück, so dass der Kraftschluss der Segmente 13 an dem Außenring 3 wieder gelöst wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltkupplung
- 2
- Innenring
- 3
- Außenring
- 4
- Zwischenring
- 5
- Innenumfang
- 6
- Innenverzahnung
- 7
- Rampe
- 8
- Rampe
- 9
- Rampeneinrichtung
- 10
- Rampe
- 11
- Rampe
- 12
- Rampeneinrichtung
- 13
- Segment
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Ausnehmung
- 17
- Durchbruch
- 18
- Innenumfang
- 19
- Steg
- 20
- Nocken
- 21
- Ausnehmung
- 22
- Formschlussverbindung
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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