-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kupplungsanordnung mit einer Kugelnocken-Betätigung.
-
HINTERGRUND
-
Die Erklärungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, die die vorliegende Offenbarung betreffen, und dem bisherigen Stand der Technik entsprechen können oder auch nicht.
-
Traditionelle automatische Getriebe verwenden Reibungskupplungen entweder in Form von Bandkupplungen oder Mehrscheiben-Reibungskupplungen. Reibungskupplungen arbeiten durch das Zusammendrücken von zwei Platten. Reibung zwischen den Kupplungselementen ermöglicht die Übertragung von Energie, indem eine Platte schneller drehen kann als die andere oder Schlupf hat. Automatische Getriebe verwenden Reibungskupplungen, sodass der Gangwechsel keine Senkung der Motorleistung erfordert. Beim Gangwechsel kann ein Automatikgetriebe eine Kupplung trennen und eine andere verbinden. Wenn die Umgebungstemperatur unter null fällt, jedoch und insbesondere bei Temperaturen in der Nähe von –40 °C erfordert der zur Betätigung von Reibungskupplungen nötige Druck der Hydraulikflüssigkeit eine erhöhte Pumpenleistung, die in kleineren Motoren und Fahrzeug-Konstruktionen möglicherweise nicht zur Verfügung steht.
-
Klauenkupplungen können anstelle der Reibungskupplungen verwendet werden, wie sie in manuellen Schaltgetrieben üblicherweise zum Einsatz kommen. Anstelle von Schlupfkupplungen sorgen Klauenkupplungen für den Eingriff. Die Energie wird über einen Zahn auf einer Seite übertragen, der auf einen Zahn der anderen Seite drückt. Klauenkupplungen haben keinen Schlupf und sind deshalb entweder verbunden oder getrennt. Klauenkupplungen haben wenig parasitären Verlust und sind einfach und kompakt. Synchro-Klauenkupplungen werden üblicherweise in Schaltgetrieben eingesetzt und synchronisieren die Geschwindigkeit beider Komponenten vor dem Eingriff dieser beiden Komponenten. Bekannte Synchronisiervorrichtungen sind eine kegelförmige Hülse, die integral mit einer Verschlussscheibe oder einem Dog-Ring verbunden ist. Die Hülse weist einen Satz von Zähnen auf und ist drehbar auf einer ersten Komponente befestigt und längs entlang einer Drehachse verschiebbar, um in einen Satz von Zähnen auf einer zweiten Komponente einzugreifen. Die Längsbewegung der Hülse in Richtung der zweiten Komponente bewirkt zunächst ein Eingreifen der kegelstumpfförmigen Oberfläche des Sperrrings mit einer entsprechenden kegelstumpfförmigen Fläche an der zweiten Komponente, bevor der Dauereingriff der Zähne erfolgt. Das Eingreifen dieser beiden Oberflächen ist eine Kupplungswirkung, wodurch die zweite Komponente mit der Geschwindigkeit mit Sperrring und Hülse synchronisiert wird und somit mit der ersten Komponente.
-
Bekannte Klauenkupplungs-Synchronisiervorrichtungen und ihre konischen Hülsen und einachsigen Kugellager-Kupplungen sind derart begrenzt, dass sie einen Eingriff nur in einer Richtung ermöglichen. Bei einer Anwendung wie dem Einsatz eines Achsantriebs-Planetenradsatzes mit einem Differential bieten bekannte Klauenringe nicht den notwendigen Aufbau für eine Funktionsfähigkeit unter Last in entgegengesetzten Richtungen der Verschiebung.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Gemäß mehreren Aspekten enthält eine per Kugelnocken betätigte Klauenkupplung für ein Fahrzeug eine Kupplungshülse mit mehreren Kugellagern, die durch die Kupplungshülse zurückgehalten werden. Eine Kupplungsnabe hat mehrere spiralförmige Nuten in einer äußeren Wand. Die Kupplungsnabe befindet sich teilweise innerhalb der Kupplungshülse, wobei jede der spiralförmigen Nuten einen Abschnitt eines Kugellagers aufnimmt. Die Drehung der Kupplungsnabe bewirkt eine axiale Verschiebung der Kupplungshülse in einer ausgewählten ersten Richtung oder einer entgegengesetzten zweiten Richtung durch Verschiebung der Kugellager innerhalb der spiralförmigen Nuten.
-
Gemäß weiterer Aspekte enthält die Kupplungshülse eine Vielzahl an Verzahnungen an einem ersten Ende für verzahnten Dauereingriff mit der Verzahnung eines Antriebsaggregats.
-
Gemäß weiterer Aspekte enthält die Kupplungshülse mehrere Kugellager an einem zweiten Ende.
-
Gemäß weiterer Aspekte enthält die Kupplungsbaugruppe weiterhin eine Laufbuchse mit einer Kerbverzahnung.
-
Gemäß weiterer Aspekte enthält die Kupplungshülse weiterhin eine kerbverzahnte Fläche, die verschiebbar mit der Kerbverzahnung der Laufbuchse verbunden ist, worin die Kupplungshülse axial verschiebbar in der ersten Richtung und der zweiten Richtung entlang der Kerbverzahnung ist.
-
Gemäß weiteren Aspekten befindet sich ein Clip-Element an einem freien Ende der Kerbverzahnung, um einen positiven Anschlag für die Kupplungshülse zu bieten.
-
Gemäß weiteren Aspekten befindet sich ein Vorspannelement in Kontakt mit jeder Stirnseite der Kupplungshülse und einer Kontaktfläche der Laufbuchse, wobei das Vorspannelement normalerweise die Kupplungshülse in der ersten Richtung vorspannt.
-
Gemäß weiterer Aspekte sind die Kupplungsnabe und die Kupplungshülse koaxial auf einer Längsachse ausgerichtet, die Drehung der Kupplungsnabe definiert eine axiale Drehung bezüglich der Längsachse und die Verschiebung der Kupplungshülse erfolgt entweder in der ersten oder der zweiten Richtung parallel zur Längsachse.
-
Gemäß weiteren Aspekten berührt in einer offenen Stellung der Kupplungsbaugruppe jedes Kugellager direkt eine Nut-Stirnseite der spiralförmigen Nuten, die in einer ersten Seite der Kupplungsnabe ausgebildet sind.
-
Gemäß weiteren Aspekten ist eine Länge der spiralförmigen Nuten vorgegeben und definiert eine gesamte axiale Verschiebung in der ersten Richtung und der gegenüberliegenden zweiten Richtung der Kupplungshülse, die aus der axialen Drehung der Kupplungsnabe resultiert.
-
Gemäß weiterer Aspekte enthält die Kupplungshülse einen umlaufenden Schlitz in einer innenseitigen Wand nahe einem Ende der Kupplungshülse, die Kugellager sind teilweise innerhalb des Schlitzes positioniert und werden einzeln gehalten und durch eine Käfiganordnung auf Abstand gehalten.
-
Gemäß weiterer Aspekte befindet sich der Schlitz nahe einer Stirnseite einer Seite, bietet Spielraum zwischen einer Innenwand-Stirnfläche und einem gegenüberliegenden Ende der Kupplungsnabe, ermöglicht eine freie Gleitbewegung der Kupplungsnabe innerhalb der Kupplungshülse.
-
Gemäß weiterer Aspekte befinden sich die spiralförmigen Nuten jeweils in einer nach außen weisenden zylindrischen Wand der Kupplungsnabe; und jedes Kugellager beansprucht nur eine partielle Tiefe der spiralförmigen Nuten, wobei etwa 50 % oder mehr der Kugellager über die spiralförmigen Nuten hinausreichen.
-
Gemäß weiteren Aspekten beginnt jede spiralförmige Nut an einer ersten Seite und reicht teilweise über eine erste Stirnseite der Kupplungsnabe hinaus und erstreckt sich bis zu einer Nut-Stirnseite in etwa 50 % des Abstandes zwischen der ersten Stirnfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche der Kupplungsnabe.
-
Weitere Ziele, Vorteile und Anwendungsgebiete werden aus der hier vorgestellten Beschreibung offensichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
-
ZEICHNUNGEN
-
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur dem Zweck der Veranschaulichung und sind nicht dazu beabsichtigt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung auf irgendeine Weise zu begrenzen.
-
1 ist ein Querschnitt einer Vorderseiten-Aufrissansicht eines Getriebes mit einer per Kugelnocken betätigten Klauenkupplung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist eine Querschnitts-Ansicht von Abschnitt 2 der 1;
-
3 ist von vorne rechts eine perspektivische Ansicht einer Kupplungshülse für die per Kugelnocken betätigte Klauenkupplung der 1;
-
4 ist von vorne links eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsnabe für die per Kugelnocken betätigte Klauenkupplung der 1;
-
5 ist ein Querschnitt einer Vorderseiten-Aufrissansicht einer offenen Position der Kupplungsbaugruppe der 1;
-
6 ist ein Querschnitt einer Vorderseiten-Aufrissansicht einer geschlossenen Position der Kupplungsbaugruppe der 1; und
-
7 sind perspektivische Ansichten von Konstruktionen ineinandergreifender Zahnräder für die Kupplungsbaugruppe der 1.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Die folgende Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen zu begrenzen.
-
Mit Bezug auf 1 ist eine Antriebseinheit oder ein Getriebe dargestellt und allgemein mit der Nummer 10 bezeichnet. Das Getriebe 10 ist vorzugsweise ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt). Das Getriebe 10 enthält ein Getriebegehäuse oder Gehäuse 12, was ein Gussstück aus einem Metall wie Aluminium sein kann. Ein Drehmoment des Fahrzeugmotors wird durch eine Reihe von Planetenradsätzen 14 übertragen, um mehrere Getriebegänge bereitzustellen. Eine Achsantriebseinheit 16 greift in die Planetenradsätze 14 ein und ist drehbar mit einem Differential 18 verbunden. Das Differential 18 dreht eine Achsbaugruppe 20 aus einer ersten Achshälfte 20a und einer zweiten Achshälfte 20b.
-
Gemäß mehreren Aspekten definiert die Achsantriebseinheit 16 einen Planetenradsatz mit einem Zahnkranz 22. Ein Zahnkranz-Verlängerungsteil 24 ist integral verbunden mit und axial verlängert von dem Zahnkranz 22. Die Verzahnung des Zahnkranz-Verlängerungsteils 24 kann in die Verzahnung einer Kupplungshülse 26 eingreifen und eine Kupplungsbaugruppe in geschlossener Position definieren, die ausführlicher in Bezug auf 5–7 beschrieben wird. Die Kupplungshülse 26 ist verschiebbar mit einer axial verlängerten Laufbuchse 28 verbunden, die in Bezug auf 2 ausführlicher beschrieben wird. Die Kupplungshülse 26 ist mit dem Gehäuse 12 durch eine Kerbverzahnung 30 verbunden. Die Kupplungshülse 26 ist ebenfalls mit einer Kupplungsnabe 32 verbunden, die in Bezug auf 2 und 4 ausführlicher beschrieben wird. Die Kupplungsnabe 32 ist drehbar gelagert auf dem internen Aufbau des Gehäuses 12 durch eine Buchse 34. Die Komponenten einschließlich Kupplungshülse 26, Laufbuchse 28 und Kupplungsnabe 32 definieren zusammen eine per Kugelnocken betätigte Klauenkupplung 36 der vorliegenden Offenbarung. Die Planetenradsätze 14, die Achsantriebseinheit 16, das Differential 18, die Achsbaugruppe 20 und die Kupplungsbaugruppe 36 sind alle bezüglich einer Längsachse 38 axial drehbar angebracht.
-
Bezugnehmend auf 2 und erneut auf 1 enthält die Kupplungshülse 26 der Kupplungsbaugruppe 36 weiter eine kerbverzahnte Fläche 40, die verschiebbar mit einer Kerbverzahnung 42 verbunden und mit der Laufbuchse 28 versehen ist. Gemäß mehrerer Aspekte ist die Laufbuchse 28 aus einem Material wie Stahl gefertigt, um Abrieb während der Gleitbewegung der Kupplungshülse 26 zu vermeiden, die Laufbuchse 28 ist zwischen der Kupplungshülse 26 und dem Gehäuse 12 verbunden, welches dadurch Gleitreibung der Kupplungshülse 26 gegenüber dem Aluminiummaterial des Gehäuses 12 vermeidet. Die Kupplungshülse 26 ist axial verschiebbar in einer ersten Richtung „A” und einer gegenüberliegenden zweiten Richtung „B” entlang der Kerbverzahnung 42. Ein Clip-Element 44 kann an einem freien Ende der Kerbverzahnung 42 vorgesehen sein, um einen positiven Anschlag für die Gleitbewegung der Kupplungshülse 26 zu bieten. Ein Vorspannelement 46 wie eine Kompressionsspiralfeder ist im Kontakt mit jeder Stirnseite 48 der Kupplungshülse 26 und einer Kontaktfläche 50 der Laufbuchse 28 angeordnet. Eine Vorspannkraft des Vorspannelements 46 spannt die Kupplungshülse 26 normalerweise in Richtung „A” vor. Die Kupplungsbaugruppe 36 ist in offener Stellung dargestellt, worin die an einem freien Ende des Zahnkranz-Verlängerungsteils 24 geformte Verzahnung 52 nicht in die Verzahnung 54 eingreift, die am ersten Ende 56 der Kupplungshülse 26 geformt ist. Die offene Stellung wird normalerweise durch die Vorspannkraft des Vorspannteils 46 erhalten.
-
Zur mechanischen Verbindung der Kupplungshülse 26 mit der Kupplungsnabe 32 enthält die Kupplungshülse 26 weiterhin eine Vielzahl von Kugellagern 58 (von denen in dieser Ansicht nur eines sichtbar ist), die an einem zweiten Ende 60 der Kupplungshülse gehalten werden. Ein vorgesehener Käfig 62 hält individuell die Kugellager 58 am zweiten Ende 60. In der dargestellten offenen Position für die Kupplungsbaugruppe 36 berührt jedes Kugellager 58 direkt eine Nut-Stirnseite 64 von einer Vielzahl spiralförmig gekrümmter oder spiralförmiger Nuten 66 (von denen in dieser Ansicht nur eine sichtbar ist) an einem ersten Ende 68 der Kupplungsnabe 32. Die Kugellager 58 sind drehbar und/oder verschiebbar innerhalb der spiralförmigen Nuten 66, wenn sie nicht in direktem Kontakt mit der Nut-Stirnseite 64 sind. Die Kupplungshülse 26 wird axial verschoben, wenn die Kugellager 58 innerhalb der spiralförmigen Nuten 66 verschoben werden. Eine Länge „C” jeder spiralförmigen Nut 66 ist vorbestimmt, um eine gesamte axialen Verlagerung in Richtung „A” und entgegengesetzter Richtung „B” der Kupplungshülse 26 zu etablieren, die aus der axialen Drehung der Kupplungsnabe 32 resultiert. Wie bereits bemerkt, ist die Kupplungsnabe 32 drehbar gelagert durch die Buchse 34, zudem wird durch einen Clip 70 eine axiale Verschiebung entweder die Richtung „A” oder entgegengesetzter Richtung „B” verhindert.
-
Die axiale Drehung der Kupplungsnabe 32 ergibt sich aus der verzahnten Drehung eines Ganges 72, der nach mehreren Aspekten ein Zahnrad ist, dessen Zähne in die Zähne 74 der Kupplungsnabe 32 eingreifen. Das Zahnrad 72 wird durch ein Betätigungselement gedreht, welches nach mehreren Aspekten einen Stellmotor 76 definiert, der über eine Motorwelle 78 mit Zahnrad 72 verbunden ist. Die Motorwelle 78 kann durch eine Wellenbohrung 80 in einer Stirnwand 82 des Gehäuses 12 reichen, die ebenso auch den Stellmotor 76 trägt. Eine oder mehrere Dichtungen, nicht dargestellt, können in der Wellenbohrung 80 angeordnet werden, um die Motorwelle 78 bei der Drehung abzudichten. Gemäß mehreren Aspekten ist der Stellmotor 76 als bürstenloser Gleichstrommotor ausgeführt, jedoch auch andere Motorkonstruktionen sind anwendbar innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung. Gemäß weiteren Aspekten kann der Stellmotor 76 abgedichtet und im Gehäuse 12 in der Nähe einer nach innen weisenden Fläche der Stirnwand 82 positioniert sein. Gemäß weiteren Aspekten ist der Stellmotor 76 selektiv betätigbar, um in entgegengesetzten Drehrichtungen zu drehen, sodass die Kupplungsnabe 32 in jeder der entgegengesetzten Drehrichtungen gedreht werden kann. Dies erlaubt, die Kupplungshülse 26 entweder in Richtung „A” oder entgegengesetzter Richtung „B” axial zu verschieben, damit das Zahnkranz-Verlängerungsteil 24 auch unter Torsionsbelastung eingreifen oder ausrücken kann. Der Betrieb des Stellmotors 76 kann durch eine Getriebesteuerung (nicht dargestellt) gesteuert werden, die auch zur Steuerung anderer Getriebesteuerungsfunktionen verwendet wird.
-
Wenn der Stellmotor 76 an der Stirnwand 82 getragen wird, ist eine Längs- und Drehachse 84 der Motorwelle 78 parallel orientiert und versetzt zur Längsachse 38, um die Verbindung mit der Kupplungsnabe 32 durch das Zahnrad 72 zu ermöglichen. Aus der gezeigten offenen Position der Kupplungsbaugruppe 36 wird der Stellmotor 76 betrieben, um die Kupplungsnabe 32 zu drehen und damit die Kupplungshülse 26 axial in Richtung „B” zu verschieben, bis die Verzahnung 54 der Kupplungshülse 26 in die Verzahnung 52 des Zahnrad-Verlängerungsteils 24 greift. Diese eingreifende Wirkung definiert die geschlossene Stellung der Kupplung, die ausführlicher im Bezug auf 6 gezeigt und beschrieben ist. Der Stellmotor 76 wird weiter bestromt und hält die Kupplungsbaugruppe 36 in der geschlossenen Position gegen die Vorspannkraft des Vorspannteils 46. Die nötige Ansteuerzeit des Stellmotors 76 zur vollen axialen Verschiebung der Kupplungshülse 26 zwischen der geöffneten und geschlossenen oder zwischen der geschlossenen und offenen Position ist anwendungsspezifisch und ergibt sich aus einer Balance zwischen der Geometrie der spiralförmigen Nuten 66 und Größe/Nennleistung des Stellmotors 76. Erwartungsgemäß variiert die Ansteuerzeit zwischen etwa 100 ms bis etwa 300 ms.
-
Da die Kugellager 58 in einer axial fixierten Beziehung zur Kupplungshülse 26 gehalten und innerhalb der spiralförmigen Nuten 66 in der Kupplungsnabe 32 verschoben werden, wandelt die axiale Drehung der Kupplungsnabe 32 mit der gegen eine Verschiebung in Richtung der Längsachse 38 fixierten Kupplungsnabe 32 die Drehkraft der Kupplungsnabe 32 zu einer Kraft mit einer axialen Komponente (parallel zur Längsachse 38) gegen die Kugellager 66 um. Da die Kugellager 58 in direktem Kontakt mit den Wänden der spiralförmigen Nuten 66 sind, werden die Kugellager 58 zur Verschiebung innerhalb der spiralförmigen Nuten 66 gezwungen, wodurch die Kupplungshülse 26 axial verschoben wird. Das Vorspannelement 46 und die spiralförmige Form der spiralförmigen Nuten 66 erlauben der Kupplungsbaugruppe 36 automatisch zu öffnen nur unter Verwendung der angewandten Kraft des Vorspannelements 46, nachdem die Kupplungsbaugruppe 36 entlastet wird (z. B. mit dem Fahrzeug in einer Parkstellung) und im Falle eines ausgefallenen Stellmotors 76.
-
Bezugnehmend auf 3 und wieder auf 1 bis 2 enthält die Kupplungshülse 26 eine umlaufende Nut oder einen Schlitz 86 in einer nach innen weisenden Wand des zweiten Endes 60. Die Kugellager 58 befinden sich teilweise innerhalb des Schlitzes 86 und werden individuell gehalten und durch einen Käfig 62 auf Abstand gehalten, wie zuvor erwähnt. Der Schlitz 86 befindet sich nahe einer Stirnseite 88 des zweiten Endes 60 und sorgt für den Abstand zwischen einer Innenwand-Stirnfläche 89 und dem ersten Ende 68 der Kupplungsnabe 32 und ermöglicht dadurch eine Gleitbewegung als Axialverschiebung der Kupplungsnabe 32 innerhalb der Kupplungshülse 26.
-
Bezugnehmend auf 4 und wieder auf 1 bis 3 bietet die Kupplungsnabe 32 die spiralförmigen Nuten 66, jeweils beispielsweise durch maschinelle Bearbeitung erzeugt, in einer nach außen weisenden zylindrischen Wand 90. Jedes der Kugellager 58 belegt nur eine partielle Tiefe der spiralförmigen Nuten 66, wobei etwa 50 % oder mehr der Kugellager 58 aus den spiralförmigen Nuten 66 herausreichen. Jede spiralförmige Nut 66 startet oder öffnet an einem ersten Ende 92 und reicht teilweise durch eine erste Stirnseite 94 und bis zu den Nut-Stirnflächen 64, die ungefähr bei 50 % der Entfernung zwischen der ersten Stirnseite 94 und einer gegenüberliegende zweiten Stirnseite 96 angeordnet sind. Diese Entfernung kann gemäß der Vorgabe der gewünschten axialen Verschiebung der Kupplungshülse 26 variieren. Die Vielzahl der Verzahnungen 74 verläuft parallel zu einer Längsachse 100 der Kupplungsnabe 32 und erstreckt sich also in axialer Richtung entlang der zylindrischen Wand 90 und beginnt an der zweiten Stirnseite 96. Ein Innenring 98 der Kupplungsnabe 32 berührt die Buchse 34, die im Bezug auf 1 und 2 gezeigt und beschrieben ist. Die Längsachse 100 der Kupplungsnabe 32 ist koaxial ausgerichtet mit der Längsachse 38 des Getriebes 10 in seiner Einbaulage, wie es im Bezug auf 2 gezeigt ist.
-
Bezugnehmend auf 5 und wieder auf 1 bis 4 ist in der offenen Position der Kupplungsbaugruppe die Verzahnung 54 der Kupplungshülse 26 klar entfernt angeordnet und daher deutlich außer Dauereingriff mit der Verzahnung 52 des Zahnrad-Verlängerungsteils 24 des Zahnkranzes 22. In dieser Position kann kein Motormoment auf das Differential 18 übertragen werden. Die Kugellager 58 sind jeweils in direktem Kontakt mit oder in enger Beziehung zu den Nut-Stirnflächen 64 der spiralförmigen Nuten 66 angeordnet. Um die Kupplungsbaugruppe 36 aus der offenen Position eingreifen zu lassen, wird die Kupplungsnabe 32 axial in einer Drehrichtung „D” gedreht, wodurch danach die Kupplungshülse 26 axial verschoben wird. Die normalerweise offene Kupplungsbaugruppe 36 tritt mit der Antriebseinheit in Leerlaufstellung auf. Dies kann erfolgen, wenn das Fahrzeug in Parkstellung ist, wenn das Fahrzeug in Leerlaufstellung (d. h., zum Abschleppen) oder während das Fahrzeug fährt, aber der Motor nicht benötigt wird, um Systemverluste zu verringern (d. h., Ausrollen).
-
Bezugnehmend auf 6 und wieder auf 1 bis 5 führt die gezeigte Kupplung in geschlossener Position zur folgenden axialen Drehung der Kupplungsnabe 32 und der axialen Verschiebung der Kupplungshülse 26 in Richtung „B”. Bei der Kupplung in geschlossener Position greift die Verzahnung 54 der Kupplungshülse 26 in die Verzahnung 52 des Zahnrad-Verlängerungsteils 24 des Zahnkranzes 22 ein. Die Kupplungsbaugruppe 36 wird immer dann geschlossen, wenn das Getriebe 10 ein Drehmoment liefern muss. Das Drehmoment des Motors kann in der geschlossenen Position zum Differential 18 übertragen werden. Die auf die Kupplungsbaugruppe 36 ausgeübte Last kommt von einem Drehmoment auf den Zahnkranz 22 aufgrund des Antriebsmoments. Die Auslegung der Kupplungsbaugruppe 36 der vorliegenden Offenbarung ermöglicht der Kupplungshülse 26 eine axiale Verschiebung durch axiale Drehung der Kupplungsnabe 32 auch unter vollem Drehmoment und bei allen umgebenden Betriebstemperaturen des Getriebes 10.
-
Bezugnehmend auf 7 und 1–6 sind die Geometrie der Verzahnung 52 des Zahnrad-Verlängerungsteils 24 des Zahnkranzes 22 sowie die Geometrie der Verzahnung 54 der Kupplungshülse 26 dargestellt. Die Verzahnung 52 enthält jeweils eine meißelförmige Stirnfläche 102 mit einer ersten winkligen Fläche 104 und einer anders gerichteten zweiten winkligen Fläche 106. Jeder Zahn der Verzahnung 52 hat eine gemeinsame Breite „E”. Die Verzahnung 54 der Kupplungshülse 26 ist ähnlich geformt, jeder Zahn hat eine meißelförmige Stirnfläche 108 mit einer ersten winkligen Fläche 110 und einer anders gerichteten zweiten winkligen Fläche 112. Aufeinanderfolgende Zähne der Verzahnung 54 sind durch eine gewöhnliche bemessene Vertiefung 114 getrennt, die so bemessen ist, dass sie einen gleitenden Dauereingriff eines Zahns der Verzahnung 54 erlaubt. Die meißelförmigen Stirnseiten 102, 108 fördern das Eingreifen des Getriebes.
-
Nochmals mit Verweis auf 1–7 enthält die per Kugelnocken betätigte Klauenkupplung 36 für ein Kraftfahrzeuggetriebe 10 der vorliegenden Offenbarung die Kupplungshülse 26 mit der Vielzahl von Verzahnungen 54 am ersten Ende 56 und mehreren Kugellagern 58 am zweiten Ende 60. Die Kupplungsnabe 32 hat die Verzahnung 74 und mehrere spiralförmigen Nuten 66 in seiner nach außen zeigenden Wand 90. Jede spiralförmige Nut 66 nimmt einen Teil (etwa 50%) eines der Kugellager 58 auf. Der Stellmotor 76 dreht das Zahnrad 72, das mit der Verzahnung 74 der Kupplungsnabe 32 eingreift und die Kupplungsnabe 32 dreht. Die Drehung der Kupplungsnabe 32 bewirkt eine axiale Verschiebung der Kupplungshülse 26 in einer ausgewählten ersten Richtung „A” oder der entgegengesetzten zweiten Richtung „B” durch Verschiebung der Kugellager innerhalb der spiralförmigen Nuten 66. Der Betrieb des Antriebsmotors 76 in einer ersten Drehrichtung „F” verschiebt die Kupplungshülse 26 in der zweiten Richtung „B”, so dass die Vielzahl der Verzahnungen 54 der Kupplungshülse 26 mit der Vielzahl der Verzahnungen 52 des Getriebes des Achsantriebselements 16 eingreift und dabei die Klauenkupplung 36 mit dem Achsantriebselement 16 bewegt und somit die geschlossene Position der Kupplung definiert. Der Betrieb des Stellmotors 76 in einer zweiten Drehrichtung „G” verschiebt die Kupplungshülse 26 in der ersten Richtung „A” und trennt die Vielzahl an Verzahnungen 54 der Kupplungshülse 26 von der Vielzahl an Verzahnungen 52 des Getriebes des Achsantriebselements 16 und definiert damit die offene Position der Kupplung.
-
Die Beschreibung der Erfindung ist nur als Beispiel zu verstehen und Variationen, die sich nicht vom Kern der Erfindung entfernen, werden als im Rahmen der Erfindung befindlich vorausgesetzt. Diese Variationen sollen nicht als eine Abweichung vom Sinn und Umfang der Erfindung betrachtet werden.
