DE102016202125A1

DE102016202125A1 - Elektromagnetische Keiltrennkupplung

Info

Publication number: DE102016202125A1
Application number: DE102016202125.7A
Authority: DE
Inventors: Brian Lee
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2016-08-18
Also published as: US20160238089A1; US9644690B2

Abstract

Eine Keilkupplung enthält: einen inneren Laufring mit einer radial äußersten Fläche, die von einer ersten axialen Seite radial nach außen zu einer zweiten Seite abfällt; einen radial außerhalb des inneren Laufrings angeordneten äußeren Laufring; eine radial zwischen dem inneren und dem äußeren Laufring angeordnete Keilplatte, wobei die Keilplatte eine radial innerste Fläche aufweist, die komplementär zu der radial äußersten Fläche des inneren Laufrings radial nach außen abfällt; und eine Betätigungsbaugruppe zum Verschieben des inneren Laufrings in der ersten axialen Richtung, um die Keilkupplung in einen Verriegelungsmodus zu versetzen, in dem der innere Laufring, die Keilplatte und der äußere Laufring drehfest miteinander verbunden sind, und zum Verschieben in der zweiten axialen Richtung, um die Keilkupplung in einen Freilaufmodus zu versetzen, in dem der innere und der äußere Laufring in Bezug zueinander drehbar sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Keilkupplung und insbesondere eine Keilkupplung, die einen Elektromagneten zum Betätigen der Kupplung aufweist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Damit ein Trennsystem für Allradantrieb (all-wheel drive, AWD) funktionieren kann, wird bei einem Kraftfahrzeug sowohl an der Vorderachse als auch an der Hinterachse eine Trennkupplung verwendet. Die Trennkupplung bewirkt, dass sich die mittlere Kardanwelle und das Vorderachs- und das Hinterachs-Hypoidgetriebe nicht mehr drehen. Üblicherweise ist handelt es sich bei der Trennkupplung um eine verzahnte Klauenkupplung. Die Klauenkupplung nimmt jedoch eine unerwünscht große axiale Länge ein, verringert die verfügbare Drehzahldifferenz der Wellen und hat erhöhte Betätigungskräfte zur Folge.
Bekannte Keilkupplungen enthalten einen inneren und einen äußeren Laufring und eine radial zwischen dem inneren und dem äußeren Laufring angeordnete Keilplatte. Üblicherweise nutzen bekannte Kupplungen die Relativdrehung zwischen dem inneren und dem äußeren Laufring, um zwischen einem Verriegelungsmodus und einem Freilaufmodus der Kupplung hin- und herzuschalten. Die bekannten Betätigungssysteme sind langsamer als wünschenswert und können dazu führen, dass die Kupplung in einem der Betriebsmodi hängenbleibt.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß hierin veranschaulichten Aspekten wird eine Keilkupplung bereitgestellt, die aufweist: eine Drehachse; einen inneren Laufring mit einer ersten Seite, die in eine erste axiale Richtung zeigt, mit einer zweiten Seite, die in eine der ersten axialen Richtung entgegengesetzte zweite axiale Richtung zeigt, und mit einer ersten radial äußersten Fläche, die von der ersten Seite radial nach außen zu der zweiten Seite abfällt; einen äußeren Laufring mit einem radial außerhalb des inneren Laufrings angeordneten Abschnitt; eine radial zwischen dem inneren Laufring und dem Abschnitt der äußeren Laufrings angeordnete Keilplatte, wobei die Keilplatte eine dritte und eine vierte Seite, die in die erste beziehungsweise zweite axiale Richtung zeigen, und eine erste radial innerste Fläche aufweist, die von der dritten Seite radial nach außen zu der vierten Seite abfällt; und eine Betätigungsbaugruppe zum Verschieben des inneren Laufrings in der ersten axialen Richtung, um die Keilkupplung in einen Verriegelungsmodus zu versetzen, in dem der innere Laufring, die Keilplatte und der äußere Laufring drehfest miteinander verbunden sind, und zum Verschieben in der zweiten axialen Richtung, um die Keilkupplung in einen Freilaufmodus zu versetzen, in dem der innere und der äußere Laufring in Bezug zueinander drehbar sind.
Gemäß hierin veranschaulichten Aspekten wird eine Keilkupplung bereitgestellt, die aufweist: eine Drehachse; einen inneren Laufring mit einer ersten Seite, die in eine erste axiale Richtung zeigt, mit einer zweiten Seite, die in eine der ersten axialen Richtung entgegengesetzte zweite axiale Richtung zeigt, und mit einer ersten radial äußersten Fläche, die von der ersten Seite radial nach außen zu der zweiten Seite abfällt; einen äußeren Laufring mit einem radial außerhalb des inneren Laufrings angeordneten Abschnitt; eine radial zwischen dem inneren Laufring und dem Abschnitt des äußeren Laufrings angeordnete Keilplatte, wobei die Keilplatte eine dritte und eine vierte Seite, die in die erste beziehungsweise zweite axiale Richtung zeigen, und eine erste radial innerste Fläche aufweist, die von der dritten Seite radial nach außen zu der vierten Seite abfällt; und eine Betätigungsbaugruppe, die ein elastisches Bauteil enthält, um den inneren Laufring in die erste axiale Richtung zu drücken; und einen Elektromagneten, wobei der innere Laufring bei ausgeschaltetem Elektromagneten durch das elastische Bauteil in der ersten axialen Richtung verschoben wird, um einen Verriegelungsmodus auszulösen, in dem der innere Laufring, die Keilplatte und der äußere Laufring drehfest miteinander verbunden sind, und wobei der innere Laufring bei eingeschaltetem Elektromagneten in der zweiten axialen Richtung verschoben wird, um einen Freilaufmodus auszulösen, in dem der innere und der äußere Laufring in Bezug zueinander drehbar sind.
Gemäß hierin veranschaulichten Aspekten wird eine Keilkupplung bereitgestellt, die aufweist: einen inneren Laufring mit einer ersten Seite, die in eine erste axiale Richtung zeigt, mit einer zweiten Seite, die in eine der ersten axialen Richtung entgegengesetzte zweite axiale Richtung zeigt, und mit einer ersten radial äußersten Fläche, die von der ersten Seite radial nach außen zu der zweiten Seite abfällt; eine drehfest mit dem inneren Laufring verbundene Scheibe aus einem magnetischen Material; einen äußeren Laufring mit einem radial außerhalb des inneren Laufrings angeordneten Abschnitt; eine radial zwischen dem inneren Laufring und dem Abschnitt des äußeren Laufrings angeordnete Keilplatte, wobei die Keilplatte aufweist: eine dritte und eine vierte Seite, die in die erste beziehungsweise die zweite axiale Richtung zeigen, eine zweite radial innerste Fläche, die von der dritten Seite radial nach außen zu der vierten Seite abfällt; eine zweite radial äußerste Fläche, die eine dritte und eine vierte Schräge aufweist; und eine Betätigungsbaugruppe, die ein Gehäuse und ein mit dem Gehäuse und dem inneren Laufring verbundenes elastisches Bauteil, das den inneren Laufring in die erste axiale Richtung drückt, und einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Elektromagneten enthält, wobei der innere Laufring bei ausgeschaltetem Elektromagneten durch das elastische Bauteil in der ersten axialen Richtung verschoben wird, um die erste und die zweite Schräge durch Reibung mit der dritten beziehungsweise der vierten Schräge zu verbinden, um den inneren Laufring, die Keilplatte und den äußeren Laufring drehfest miteinander zu verbinden, und wobei die Scheibe aus einem magnetischen Material bei eingeschaltetem Elektromagneten durch diesen in der zweiten axialen Richtung verschoben wird, um einen Freilaufmodus auszulösen, bei dem der innere und der äußere Laufring in Bezug zueinander drehbar sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Verschiedene Ausführungsformen werden lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen offenbart, in denen bestimmte Bezugszeichen jeweils entsprechende Bauteile bezeichnen, wobei:
1 eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems ist, das die in der vorliegenden Offenbarung verwendeten räumlichen Begriffe veranschaulicht;
2 eine Teilquerschnittsansicht einer Drehmomentübertragungseinheit ist, die eine Kegelkupplung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform in einem Verriegelungsmodus enthält;
3 eine Einzelheit des Bereichs 3 in 2 ist, die einen Verriegelungsmodus der Keilkupplung zeigt;
4 eine Teilquerschnittsansicht einer Drehmomentübertragungseinheit ist, die eine Kegelkupplung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform in einem Freilaufmodus enthält; und
5 eine perspektivische Ansicht einer Keilplatte für eine Keilkupplung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Von vornherein sollte einsichtig sein, dass gleiche Zeichnungsnummern in verschiedenen Zeichnungsansichten identische oder funktionell ähnliche Strukturelemente der Erfindung bezeichnen. Es sollte klar sein, dass die beanspruchte Erfindung nicht auf die offenbarten Aspekte beschränkt ist.
Darüber hinaus ist klar, dass die Erfindung nicht auf die einzelnen beschriebenen Verfahrensweisen, Materialien und Modifikationen beschränkt ist und insofern natürlich variieren kann. Es ist auch klar, dass die hierin verwendeten Begriffe nur zum Beschreiben einzelner Aspekte dienen und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einschränken sollen.
Sofern nicht anderweitig definiert, weisen alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung auf, wie sie dem Fachmann geläufig sind, an den diese Erfindung gerichtet ist. Es sollte klar sein, dass zum Umsetzen oder Testen der Erfindung beliebige Verfahren, Einheiten oder Materialien verwendet werden können, die den hierin beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind. Die Baugruppe der vorliegenden Erfindung kann hydraulisch, elektronisch und/oder pneumatisch angetrieben werden.
Unter einem ersten und einem zweiten „drehfest miteinander verbundenen” Bauteil ist zu verstehen, dass das erste Bauteil so mit dem zweiten Bauteil verbunden ist, dass sich das zweite Bauteil bei jeder Drehung des ersten Bauteils gemeinsam mit dem ersten Bauteil dreht und dass sich das erste Bauteil bei jeder Drehung des zweiten Bauteils gemeinsam mit dem zweiten Bauteil dreht. Eine axiale Verschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil ist möglich.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems 10, das die in der vorliegenden Erfindung verwendeten räumlichen Begriffe veranschaulicht. Die vorliegende Erfindung wird zumindest teilweise in Verbindung mit einem Zylinderkoordinatensystem beschrieben. Das System 10 enthält eine Längsachse 11, die als Bezugspunkt für die folgenden räumlichen und Richtungsbegriffe dient. Eine axiale Richtung AD ist parallel zur Achse 11. Eine radiale Richtung RD steht senkrecht zur Achse 11. Eine Umfangsrichtung CD ist durch einen Endpunkt des (senkrecht zur Achse 11 stehenden) Radius R definiert, der um die Achse 11 rotiert.
Zur Verdeutlichung der räumlichen Begriffe werden die Objekte 12, 13 und 14 verwendet. Eine axiale Fläche wie beispielsweise die Fläche 15 des Objekts 12 wird durch eine zur Achse 11 koplanare Ebene gebildet. Die Achse 11 verläuft durch die planare Fläche 15; jedoch ist jede zur Achse 11 koplanare ebene Fläche eine axiale Fläche. Eine radiale Fläche wie beispielsweise die Fläche 16 des Objekts 13 ist durch eine Ebene gebildet, die zur Achse 11 senkrecht und zum Radius, zum Beispiel zum Radius 17, koplanar ist. Der Radius 17 verläuft durch die planare Fläche 16; jedoch ist jede zum Radius 17 koplanare ebene Fläche eine radiale Fläche. Die Fläche 18 des Objekts 14 bildet eine zylindrische oder Umfangsfläche. Zum Beispiel verläuft der Umfang 19 durch die Fläche 18. Ein weiteres Beispiel besagt, dass eine axiale Bewegung parallel zur Achse 11, eine radiale Bewegung senkrecht zur Achse 11, und eine Umfangsbewegung parallel zum Umfang 19 erfolgen. Eine Drehbewegung erfolgt in Bezug auf die Achse 11. Die Begriffe „axial”, „radial” und „Umfangs-” beziehen sich auf Ausrichtungen parallel zur Achse 11, zum Radius 17 beziehungsweise zum Umfang 19. Zum Beispiel erstrecken sich eine axial angeordnete Fläche oder Kante in der Richtung AD, eine radial angeordnete Fläche oder Kante in der Richtung R und eine entlang des Umfangs angeordnete Fläche oder Kante in der Richtung CD.
2 ist eine Querschnittsansicht einer Drehmomentübertragungseinheit TTU, die eine Keilkupplung 100 mit einer Betätigungsbaugruppe enthält.
3 ist eine Einzelheit eines Bereichs 3 in 2, die einen Verriegelungsmodus der Keilkupplung 100 zeigt.
4 ist eine Querschnittsansicht der Drehmomentübertragungseinheit TTU, die die in einem Freilaufmodus gezeigte Keilkupplung 100 enthält.
5 ist eine perspektivische Ansicht einer Keilplatte für eine Keilkupplung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Die folgende Beschreibung ist in Verbindung mit den 2 bis 5 zu sehen. Die Kupplung 100 enthält einen inneren Laufring 102, einen äußeren Laufring 104 und eine Keilplatte 106. Der Laufring 102 weist auf: Seiten 108 und 110, die in entgegengesetzte axiale Richtungen AD1 beziehungsweise AD2 zeigen, und eine radial äußerste Fläche 114, die von der Seite 108 radial nach außen zur Seite 110 abfällt. Der Abschnitt 104A des Laufrings 104 ist radial außerhalb des inneren Laufrings 102 angeordnet. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist der Laufring 104 einen Anschlagrand 116 auf. Die Keilplatte 106 ist radial zwischen den Laufringen 102 und 104, insbesondere dem Abschnitt 104A, eingeschlossen und weist auf: Seiten 118 und 120, die in die Richtungen AD1 beziehungsweise AD2 zeigen, und eine radial innerste Fläche 122, die von der Seite 118 radial nach außen zur Seite 120 abfällt. Die Kupplung 100 enthält eine Betätigungsbaugruppe 124.
Die Betätigungsbaugruppe dient zum Verschieben des Laufrings 102: in der Richtung AD1, um die Kupplung 100 in einen Verriegelungsmodus der Kupplung 100 zu versetzen, in dem der innere Laufring 102, die Keilplatte 106 und der äußere Laufring 104 drehfest miteinander verbunden sind; und in der Richtung AD2, um die Kupplung 100 in einen Freilaufmodus der Kupplung 100 zu versetzen, in dem die Laufringe 102 und 104 in Bezug zueinander drehbar sind. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform liegt die Seite 118 am Anschlagrand 116 an, um die Bewegung der Keilplatte 106 in der ersten axialen Richtung AD1 zu begrenzen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die Baugruppe 124 im Gehäuse 126 angeordnet. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält die Baugruppe 124 ein elastisches Bauteil 128 und einen Elektromagneten 130. Das elastische Bauteil 128 ist mit dem Gehäuse 126 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform über ein Lager 129 und mit dem inneren Laufring 102 verbunden und drückt den inneren Laufring 102 in die axiale Richtung AD1. Wenn der Elektromagnet 130 eingeschaltet wird, wird der innere Laufring 102 durch den Elektromagneten 130 in der axialen Richtung AD2 verschoben, um den Freilaufmodus auszulösen. Wenn der Elektromagnet ausgeschaltet wird, wird der innere Laufring 102 durch das elastische Bauteil 128 in der axialen Richtung AD1 verschoben, um den Verriegelungsmodus auszulösen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist das elastische Bauteil 128 radial innerhalb des Elektromagneten 130 angeordnet. Dies wird dadurch veranschaulicht, dass die Linie L1 senkrecht zur Drehachse AR steht und durch den Elektromagneten 130 und das elastische Bauteil 128 verläuft.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält die Kupplung 100 eine aus einem magnetischen Material hergestellte Scheibe 132, die fest mit dem Laufring 102 verbunden ist, sodass die Scheibe 132 bei eingeschaltetem Elektromagneten 130 durch den Elektromagneten 130 angezogen wird, um den Laufring 102 in der Richtung AD2 zu verschieben. Unter einem „magnetischen Material” ist ein Werkstoff zu verstehen, der durch einen Magneten angezogen werden kann. Bei dem elastischen Bauteil 128 kann es sich um ein beliebiges in der Technik bekanntes geeignetes elastisches Bauteil und bei dem Elektromagneten um einen beliebigen in der Technik bekannten Elektromagneten 130 handeln. Die Linie L2 ist parallel zur Drehachse AR und verläuft durch den Elektromagneten 130, die Scheibe 132 und die Keilplatte 106.
Im Folgenden werden weitere Einzelheiten zur Kupplung 100 dargelegt. Zum Umschalten vom Freilaufmodus zum Verriegelungsmodus wird der Laufring 102 durch die Baugruppe 124 in der Richtung AD1 verschoben. Die Flächen 114 und 122 berühren einander; deshalb wird die Keilplatte 106 aufgrund des zunehmenden radialen Ausdehnung der Fläche 114 in der Richtung AD2 durch die Fläche 114 so lange in der radialen Richtung RD1 radial nach außen gedrängt, bis die äußere Umfangsfläche 134 der Keilplatte durch Reibung in die innere Umfangsfläche 136 des Laufrings 104 eingreift, wodurch die Keilplatte 106 drehfest mit den Laufringen 102 und 104 verbunden wird.
Zum Umschalten vom Verriegelungsmodus in den Freilaufmodus wird der Laufring 102 durch die Baugruppe 124 in der Richtung AD2 verschoben. Die Flächen 114 und 122 sowie 134 und 136 berühren im Verriegelungsmodus einander. Aufgrund des abnehmenden radialen Ausdehnung der Fläche 114 in der Richtung AD1 lässt die in der Richtung RD1 auf die Keilplatte 106 einwirkende Kraft nach und wird durch die Drehung des Laufrings 104 und der Keilplatte 106 in Bezug zueinander die Reibungsverbindung zwischen der äußeren Umfangsfläche 134 und der inneren Umfangsfläche 136 aufgehoben, sodass eine Drehung der Laufringe 102 und 104 in Bezug zueinander ermöglicht wird.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die Fläche 134 angeschrägt und weist die Abschnitte 134A und 134B auf. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform stellt die Fläche 136 eine Nut in dem Laufring 104 dar und weist zu einander passende Abschnitte 136A und 136B auf.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform beträgt der Betätigungshub der Baugruppe 124 3 mm oder weniger und kann somit sehr schnell und unter geringem Energieaufwand zurückgelegt werden.
Die Keilplattenkupplung 100 kann an einer Seite eines Hinterachsantriebsmoduls (Rear Drive Module, RDU) eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, um den Hinterachsantrieb dieser Seite auszukuppeln. Dadurch können beide Räder die Antriebswellen in Drehung versetzen. Da die Antriebswelle nunmehr jedoch geteilt ist, drehen sich die Planetenräder des Differenzials frei und übertragen kein Drehmoment zum Hohlrad. Auf diese Weise bleibt das Hohlrad des Differenzials stationär und treibt die Kardanwelle nicht mehr an. Um die Übertragung eines Drehmoments zu den Hinterrädern zu ermöglichen, wird die Kupplung 100 geschlossen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist die Fläche 114 Segmente 138 auf. Jedes Segment 138 weist entsprechende Enden 140A und 140B und einen entsprechenden mittleren Abschnitt 142 auf, der in der Umfangsrichtung CD1 zwischen Enden 140A und 140B angeordnet ist. Zwischen den Enden 140A und dem Abschnitt 142 sowie zwischen den Enden 140B und dem Abschnitt 142 sind Rampen 144A beziehungsweise 144B gebildet. Die Enden 140A und 140B definieren eine Umfangsausdehnung 146 eines entsprechenden Segments 138. Jeder mittlere Abschnitt 142 weist einen radialen Abstand 148 von der Achse AR auf, und die Enden 140A und 140B weisen einen radialen Abstand 150 von der Achse AR auf, der kleiner als der Abstand 148 ist. Somit erstrecken sich die mittleren Abschnitte 142 radial weiter nach außen als die Enden 140A und 140B.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist die Fläche 122 Segmente 152 auf. Jedes Segment 152 weist entsprechende Enden 154A und 154B sowie einen entsprechenden mittleren Abschnitt 156 auf, der in der Umfangsrichtung CD1 zwischen den Enden 154A und 154B angeordnet ist. Rampen 158A und 158B sind zwischen den Enden 154A und dem Abschnitt 156 beziehungsweise zwischen den Enden 154B und dem Abschnitt 156 gebildet. Die Enden 154A und 154B definieren eine Umfangsausdehnung 160 eines entsprechenden Segments 152. Jeder mittlere Abschnitt 156 weist einen radialen Abstand 162 von der Achse AR auf, und die Enden 154A und 154B weisen einen radialen Abstand 164 von der Achse AR auf, der größer als der Abstand 162 ist. Somit erstrecken sich die mittleren Abschnitte 156 radial weiter nach innen als die Enden 154A und 154B.
Im Folgenden werden weitere Einzelheiten in Bezug auf die Kupplung 100 angegeben. Die Keilplatte 106 ist generell radial nach innen vorgespannt, sodass die Fläche 114 an der Fläche 122 anliegt und insbesondere die Rampen 144A und 144B an den Rampen 158A beziehungsweise 158B anliegen. Die Vorspannung der Keilplatte 106 und das weiter unten beschriebene radiale Ausdehnen und Zusammenziehen der Keilplatte 106 wird durch den Spalt 166 und die Schlitze 168 und 170 ermöglicht. Im Freilaufmodus führen die komplementären Schrägen der Flächen 114 und 122 sowie der Kontakt zwischen den Rampen dazu, dass die äußere Umfangsfläche 134 radial nach innen hinreichend weit von der inneren Umfangsfläche 136 entfernt ist, sodass der Reibungskontakt zwischen den Flächen 134 und 136 aufgehoben oder verringert ist. Aufgrund des fehlenden Reibungskontakts zwischen den Flächen 134 und 136 sind der innere Laufring 102 und die Keilplatte 106 in Bezug auf den äußeren Laufring 104 drehbar.
Zum Umschalten vom Freilaufmodus in den Verriegelungsmodus wird der Laufring 102 durch die Baugruppe 124 in der Richtung AD1 verschoben. Die komplementären Schrägen der Flächen 114 und 122 bewirken, dass die äußere Umfangsfläche 134 radial nach außen verschoben wird und durch Reibung in die innere Umfangsfläche 136 eingreift. Aufgrund des Reibungskontakts zwischen den Flächen 134 und 136 bewirkt der Laufring 104, dass sich die Keilplatte 106 in Bezug auf den inneren Laufring 102 dreht. Abgesehen von der Drehung der Laufringe 102 und 104 in Bezug zueinander bewegen sich die Punkte 142 und 156 aufeinander zu. Zum Beispiel gleiten die Rampen 158A bei einer Drehung der Keilplatte 106 in der Umfangsrichtung CD1 in Bezug auf den Laufring 102 auf die Rampen 144A auf und drücken die Fläche 134 radial nach außen. Zum Beispiel gleiten die Rampen 158B bei einer Drehung der Keilplatte 106 in der Umfangsrichtung CD2 in Bezug auf den Laufring 102 auf die Rampen 144B auf und drücken die Fläche 134 radial nach außen. Sobald die Rampen weit genug geglitten sind, ist die Keilplatte 106 durch eine Kraft in der radialen Richtung RD drehfest mit den Laufringen 102 und 104 verbunden. Durch eine weitere Verdrehung in Bezug zueinander wird die Kraft verstärkt und damit die Drehmomentkapazität der Kupplung 100 erhöht.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist der Elektromagnet 130 schräge Flächen 176 und die Scheibe 166 weist schräge Flächen 178 auf, die im Freilaufmodus passgenau in die Flächen 176 eingreifen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält die TTU ein Gehäuse 180, eine Antriebswelle 182 und eine Abtriebswelle 184. Lager B1 und B2 ermöglichen eine Drehung des Gehäuses 180 gegenüber der Abtriebswelle 184. Das Bauteil C1 der Welle 184 ist durch Sprengringe SR1 und SR2 axial in Bezug auf das Bauteil C2 der Welle 184 fixiert. Das Bauteil C1 ist durch ein Zahnprofil 186 auf dem Laufring 104 drehfest mit dem Laufring 104 verbunden. Der Laufring 102 ist durch ein Zahnprofil 188 auf dem Laufring 102 drehfest mit der Welle 182 verbunden, wodurch eine axiale Verschiebung des Laufrings 102 gegenüber der Welle 182 möglich ist.
Es sollte einsichtig sein, dass verschiedene der oben erörterten sowie weitere Merkmale und Funktionen oder deren Alternativen auf wünschenswerte Weise zu vielen anderen unterschiedlichen Systemen oder Anwendungen kombiniert werden können. Durch einen Fachmann können später verschiedene gegenwärtig unvorhersehbare oder unerwartete Alternativen, Modifikationen, Varianten oder Verbesserungen daran vorgenommen werden, die ebenfalls durch die folgenden Ansprüche erfasst sein sollen.

Claims

Keilkupplung, die umfasst: eine Drehachse; einen inneren Laufring, der aufweist: eine erste Seite, die in eine erste axiale Richtung zeigt; eine zweite Seite, die in eine der ersten axialen Richtung entgegengesetzte zweite axiale Richtung zeigt; und eine erste radial äußerste Fläche, die von der ersten Seite radial nach außen zu der zweiten Seite abfällt; einen äußeren Laufring, der einen radial außerhalb des inneren Laufrings angeordneten Abschnitt aufweist; eine Keilplatte, die radial zwischen dem inneren Laufring und dem Abschnitt des äußeren Laufrings angeordnet ist, wobei die Keilplatte aufweist: eine dritte und eine vierte Seite, die in die erste beziehungsweise die zweite axiale Richtung zeigen; und eine erste radial innerste Fläche, die von der dritten Seite radial nach außen zu der vierten Seite abfällt; und eine Betätigungsbaugruppe zum Verschieben des inneren Laufrings: in der ersten axialen Richtung, um die Keilkupplung in einen Verriegelungsmodus zu versetzen, in dem der innere Laufring, die Keilplatte und der äußere Laufring drehfest miteinander verbunden sind; und in der zweiten axialen Richtung, um die Keilkupplung in einen Freilaufmodus zu versetzen, in dem der innere und der äußere Laufring in Bezug zueinander drehbar sind.
Keilkupplung nach Anspruch 1, wobei der äußere Laufring einen sich axial erstreckenden Rand aufweist, der an der Keilplatte anliegt, um die Bewegung der Keilplatte in der ersten axialen Richtung zu begrenzen.
Keilkupplung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: ein Gehäuse, wobei die Betätigungsbaugruppe ein elastisches Bauteil enthält: das mit dem Gehäuse und dem inneren Laufring verbunden ist; und den inneren Laufring in die erste axiale Richtung drückt.
Keilkupplung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: ein Gehäuse, wobei: die Betätigungsbaugruppe einen Elektromagneten und ein elastisches Bauteil enthält, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind; der Elektromagnet zum Auslösen des Verriegelungsmodus ausgeschaltet wird und das elastische Bauteil den inneren Laufring in der ersten axialen Richtung verschiebt; und der Elektromagnet zum Auslösen des Freilaufmodus eingeschaltet wird, um den inneren Laufring in der zweiten axialen Richtung zu verschieben.
Keilkupplung nach Anspruch 4, die ferner umfasst: eine erste Scheibe aus einem magnetischen Material, die drehfest mit dem inneren Laufring verbunden ist, wobei der Elektromagnet die erste Scheibe anzieht.
Keilkupplung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: ein Gehäuse, wobei: die Betätigungsbaugruppe enthält: ein elastisches Bauteil: das mit dem Gehäuse und dem inneren Laufring verbunden ist; und das den inneren Laufring in die erste axiale Richtung drückt; und einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Elektromagneten; der Elektromagnet zum Auslösen des Verriegelungsmodus ausgeschaltet wird und das elastische Bauteil den inneren Laufring in der ersten axialen Richtung verschiebt; und der Elektromagnet zum Auslösen des Freilaufmodus eingeschaltet wird, um den inneren Laufring in der zweiten axialen Richtung zu verschieben.
Keilkupplung nach Anspruch 1, wobei die Keilplatte eine zweite radial äußerste Fläche aufweist, die eine erste und eine zweite Schräge zwischen der dritten und der vierten Seite aufweist.
Keilkupplung nach Anspruch 7, wobei der äußere Laufring eine zweite radial innerste Fläche aufweist, die eine dritte und eine vierte Schräge aufweist, die im Verriegelungsmodus die erste beziehungsweise zweite Schräge der Keilplatte berühren.
Keilkupplung, die umfasst: eine Drehachse; einen inneren Laufring, der aufweist: eine erste Seite, die in eine erste axiale Richtung zeigt; eine zweite Seite, die in eine der ersten axialen Richtung entgegengesetzte zweite axiale Richtung zeigt; und eine erste radial äußerste Fläche, die von der ersten Seite radial nach außen zu der zweiten Seite abfällt; einen äußeren Laufring, der einen radial außerhalb des inneren Laufrings angeordneten Abschnitt aufweist; eine Keilplatte, die radial zwischen dem inneren Laufring und dem Abschnitt des äußeren Laufrings angeordnet ist, wobei die Keilplatte aufweist: eine dritte und eine vierte Seite, die in die erste beziehungsweise die zweite axiale Richtung zeigen; und eine erste radial innerste Fläche, die von der dritten Seite radial nach außen zu der vierten Seite abfällt; und eine Betätigungsbaugruppe, die enthält: ein elastisches Bauteil, das den inneren Laufring in die erste axiale Richtung drückt; und einen Elektromagneten, wobei: der Elektromagnet zum Auslösen eines Verriegelungsmodus, in dem der innere Laufring, die Keilplatte und der äußere Laufring drehfest miteinander verbunden sind, ausgeschaltet wird und das elastische Bauteil den inneren Laufring in der ersten axialen Richtung verschiebt; und der Elektromagnet zum Auslösen eines Freilaufmodus, bei dem der innere und der äußere Laufring in Bezug zueinander drehbar sind, eingeschaltet wird, um den inneren Laufring in der zweiten axialen Richtung zu verschieben.
Keilkupplung nach Anspruch 9, wobei der äußere Laufring einen sich axial erstreckenden Rand aufweist, der an der Keilplatte anliegt, um die Bewegung der Keilplatte in der ersten axialen Richtung zu begrenzen.
Keilkupplung nach Anspruch 9, die ferner umfasst: eine erste Scheibe aus einem magnetischen Material, die drehfest mit dem inneren Laufring verbunden ist, wobei der Elektromagnet die erste Scheibe anzieht.
Keilkupplung nach Anspruch 11, wobei eine Linie parallel zu der Drehachse durch den Elektromagneten, die erste Scheibe und die Keilplatte verläuft.
Keilkupplung nach Anspruch 9, wobei die Keilplatte eine zweite radial äußerste Fläche aufweist, die eine erste und eine zweite Schräge zwischen der dritten und der vierten Seite aufweist.
Keilkupplung nach Anspruch 13, wobei der äußere Laufring eine zweite radial innerste Fläche aufweist, die eine dritte und eine vierte Schräge aufweist, die im Verriegelungsmodus an der ersten und der zweiten Schräge der Keilplatte anliegen.
Keilkupplung nach Anspruch 9, wobei das elastische Bauteil radial innerhalb des Elektromagneten angeordnet ist.
Keilkupplung nach Anspruch 9, wobei eine Linie senkrecht zu der Drehachse durch den Elektromagneten und das elastische Bauteil verläuft.
Keilkupplung, die umfasst: einen inneren Laufring, der aufweist: eine erste Seite, die in eine erste axiale Richtung zeigt; eine zweite Seite, die in eine der ersten axialen Richtung entgegengesetzte zweite axiale Richtung zeigt; und eine erste radial äußerste Fläche, die von der ersten Seite radial nach außen zu der zweiten Seite abfällt; eine erste Scheibe aus einem magnetischen Material, die drehfest mit dem inneren Laufring verbunden ist; einen äußeren Laufring mit einem Abschnitt, der radial außerhalb des inneren Laufrings angeordnet ist und eine erste radial innerste Fläche aufweist, die eine erste und eine zweite Schräge aufweist; eine Keilplatte, die radial zwischen dem inneren Laufring und dem Abschnitt des äußeren Laufrings angeordnet ist, wobei die Keilplatte aufweist: eine dritte und eine vierte Seite, die in die erste beziehungsweise die zweite axiale Richtung zeigen; eine zweite radial innerste Fläche, die von der ersten Seite radial nach außen zu der vierten Seite abfällt; eine zweite radial äußerste Fläche, die eine dritte und eine vierte Schräge aufweist; und eine Betätigungsbaugruppe, die enthält: ein Gehäuse; ein elastisches Bauteil: das mit dem Gehäuse und dem inneren Laufring verbunden ist; und den inneren Laufring in die erste axiale Richtung drückt; und einen Elektromagneten, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei: der Elektromagnet zum drehfesten Verbinden des inneren Laufrings, der Keilplatte und des äußeren Laufrings miteinander ausgeschaltet wird und das elastische Bauteil den inneren Laufring in der ersten axialen Richtung verschiebt, um die erste und die zweite Schräge durch Reibung mit der dritten beziehungsweise der vierten Schräge zu verbinden; und der Elektromagnet zum Auslösen eines Freilaufmodus, in dem der innere und der äußere Laufring in Bezug zueinander drehbar sind, eingeschaltet wird, um die erste Scheibe aus einem magnetischen Material in der zweiten axialen Richtung zu verschieben.
Keilkupplung nach Anspruch 17, wobei der äußere Laufring einen sich axial erstreckenden Rand aufweist, der an der Keilplatte anliegt, um die Bewegung der Keilplatte in der ersten axialen Richtung zu begrenzen.
Keilkupplung nach Anspruch 17, wobei der Elektromagnet zum Anziehen der ersten Scheibe dient.
Keilkupplung nach Anspruch 17, wobei das elastische Bauteil radial innerhalb des Elektromagneten angeordnet ist.