DE102016220208A1 - Drehzahlregelung mittels einer schaltbaren Einwegkupplung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine schaltbare Einwegkupplung (SOWC), (9), die in einem Antriebsstrang eines rotierenden Maschinenteils integriert und unmittelbar oder mittelbar mit einer Betätigungseinrichtung (10) verbunden ist, wobei die schaltbare Einwegkupplung (9) zumindest zwischen zwei Positionen verstellbar ist. Zur Drehzahlregelung einer Pumpe (1) ist die schaltbare Einwegkupplung (9) auf einer Pumpenwelle (8) positioniert. Der drehbaren Einwegkupplung (9) ist die Betätigungseinrichtung (10) zugeordnet, die zumindest ein Steuergehäuse (11), eine Wählplatte (12) sowie einen Aktuator (14) umfasst, wobei die Betätigungseinrichtung (10) von einer Kontroll- oder Steuereinheit ansteuerbar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine schaltbare Einwegkupplung (SOWC), die in einem Antriebsstrang eines rotierenden Maschinenteils integriert und unmittelbar oder mittelbar mit einer Betätigungseinrichtung verbunden ist, wobei die schaltbare Einwegkupplung zumindest zwischen zwei Positionen verstellbar ist.
- Eine schaltbare oder wählbare Einwegkupplung, auch SOWC (selectable one-way clutch) genannt, kann in einer oder in beiden Drehrichtungen, d. h. vorwärts und rückwärts, eine mechanische Verbindung zwischen einem Antriebsglied (Eingangsteil) und einem Abtriebsglied (Ausgangsteil) erzeugen. Die SOWC steht mit einem von außen steuerbaren Wählmechanismus in Verbindung, über den Einstellungen (Betriebsmodi) der Einwegkupplung veränderbar, bzw. steuerbar sind. Dabei ist die SOWC fähig, beispielsweise zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil in einer oder in beiden Richtungen eine Antriebsverbindung zu erzeugen und / oder nach Bedarf in einer oder in beiden Drehrichtungen freizulaufen. Die Einwegkupplung (SOWC) schließt üblicherweise zur Drehmomentübertragung als Rollen oder Klemmkörper ausgeführte Eingriffselemente ein, die mit Nocken oder Aussparungen des zugeordneten benachbarten Abtriebsglied in Eingriff gebracht werden können.
- Aus den Druckschriften
US 2010 063 694 A1 undDE 11 2009 002 179 T5 sind derartige schaltbare oder wählbare Einwegkupplungen (SOWC) bekannt, die jeweils für den Antriebsstrang von einem Fahrzeug bestimmt und die zum Übertragen eines Drehmoments von einem Eingangselement auf ein Ausgangselement vorgesehen sind. - Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, in dem Antriebsstrang eines rotierenden Maschinenteils eine schaltbare Einwegkupplung anzuordnen, um eine bedarfsgerechte Drehzahlregelung zu realisieren.
- Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1. Die abhängigen, auf den Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
- Erfindungsgemäß ist vorgesehen, in dem Antriebsstrang einer angetriebenen Pumpe eine schaltbare Einwegkupplung SOWC zu integrieren, um eine Drehzahlregelung der Pumpe zu erreichen. Dazu ist der, auf einer Pumpenwelle drehbar positionierten Einwegkupplung eine Betätigungseinrichtung zugeordnet, die zumindest ein Steuergehäuse, eine Wählplatte sowie einen Aktuator umfasst. Die Betätigungseinrichtung in Verbindung mit dem Aktuator gewährleistet vorteilhaft eine exakte Verstellung bzw. Einstellung der schaltbaren Einwegkupplung, um für unterschiedliche Anwendungen der zugehörigen Pumpe ein entsprechendes Drehzahlniveau realisieren zu können. Dabei umfasst die Betätigungseinrichtung auch einen Rückstellmechanismus, der die einstellbare Einwegkupplung beispielsweise im Stillstand der Brennkraftmaschine wieder von einer Steuerposition in eine Ausgangs- oder Standardposition verstellt. Bevorzugt ist die Betätigungseinrichtung dabei von einer beispielsweise an einem Pumpengehäuse befestigten Kontroll- oder Steuereinheit ansteuerbar.
- Mit dem erfindungsgemäßen relativ einfachen und kostengünstig durchführbaren konstruktiven Konzept besteht die Möglichkeit, die Pumpendrehzahl wirksam und dauerhaft zu regeln. Bei Anwendung dieses Konzeptes beispielsweise auf eine Brennkraftmaschine kann ein bedarfsgerechter, der jeweiligen Auslastung entsprechender Ölvolumenstrom zur Kühlung und / oder Schmierung der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Vorteilhaft stellt sich durch die drehzahlgeregelte Einwegkupplung eine reduzierte Antriebsleistung der Pumpe ein, was unmittelbar zu einem gewünschten, geringeren Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs führt. Weiterhin ermöglicht die Erfindung einen kompakten, bauraumoptimierten, die Montage vereinfachenden Aufbau, der die schaltbare Einwegkupplung (SOWC) sowie deren Zusatzeinrichtungen wie beispielsweise die Betätigungseinrichtung einschließt.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der unmittelbar an der Einwegkupplung angeordnete Aktuator der Betätigungseinrichtung über einen Stellhebel mit der Wählplatte verbunden. Die Drehmomentübertragungselemente einschließende Wählplatte ist insbesondere stirnseitig an einem Steuergehäuse positioniert und relativ zu diesem verdrehbar, wobei ein lokal radial ausgerichteter, der Wählplatte zugeordneter Steuerhebel dem Aktuator zugeordnet ist. Bevorzugt sind Rollen oder Klemmkörper als Drehmomentübertragungselemente vorgesehen, die mit Nocken oder Aussparungen des zugehörigen Bauteils der Einwegkupplung in einer Wirkverbindung stehen.
- Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Konzept auf eine als Gerotor ausgeführte Pumpe übertragbar, zur Schaffung einer drehzahlgeregelten Pumpe. Bei diesem Pumpentyp kann die schaltbare Einwegkupplung vorteilhaft zwischen der Gerotorwelle und einem Innenrotor des Gerotors positioniert werden.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigt:
-
1 : eine Pumpe in einer Schnittdarstellung mit einer integrierten schaltbaren Einwegkupplung; -
2 : einen Längsschnitt durch die Pumpe gemäß1 ; -
3 : die Vorderansicht einer Betätigungseinrichtung der schaltbaren Einwegkupplung; -
4 : einen Längsschnitt der Betätigungseinrichtung gemäß einer Schnittebene 4 - 4 von3 ; -
5 : ein Diagramm, das unterschiedliche Volumenströme der Pumpe in Abhängigkeit der Drehzahl verdeutlicht; -
6 : ein Diagramm, das unterschiedliche Betriebszustände der schaltbaren Einwegkupplung offenbart. - Die
1 und2 zeigen den Aufbau einer als Gerotor ausgeführten Pumpe1 , die auch als Innenzahnrad- und Zahnringpumpe bezeichnet wird. Ein treibender Innenrotor2 , auch Innenzahnrad genannt, läuft als treibendes Zahnrad exzentrisch in der Innenverzahnung eines Zahnrings3 , der in einem Pumpengehäuse4 geführt ist. Das Medium, insbesondere Öl, wird dem sich im Volumen verändernden Verdrängungsraum5 zwischen den Zahnlücken des Innenrotors2 und dem Zahnring3 zugeführt. Seitlich ist der Verdrängungsraum5 von zwei unterschiedlich ausgelegten, mit dem Pumpengehäuse4 zusammengefügten Deckeln6 ,7 begrenzt. Der Innenrotor2 umschließt eine unmittelbar im Deckel6 drehbar gelagerte Pumpenwelle8 , der zusätzlich auf der Seite des Deckels7 eine schaltbare Einwegkupplung9 , auch SOWC genannt umfasst, die dem Innenrotor2 zugeordnet ist. - In den
3 und4 ist eine für die schaltbare Einwegkupplung9 bestimmte Betätigungseinrichtung10 abgebildet, bestehend aus einem ringförmigen Steuergehäuse11 , dem einseitig eine Wählplatte12 zugeordnet ist. Zur Betätigung, zum Verdrehen der Wählplatte12 aus einer Standardposition in eine Betätigungsposition schließt die Wählplatte12 einen radial ausgerichteten Stellhebel13 ein, der wie in1 gezeigt für einen Aktuator14 bestimmt ist. Mit Hilfe des Aktuators14 kann über den Stellhebel13 die Wählplatte12 beispielsweise aus einer ersten Position in eine zweite Position verstellt und dadurch die SOWC-Betriebsart gewählt werden. Die vorzugsweise mit einer Kontroll- oder Steuereinheit (nicht gezeigt) zusammenwirkende Betätigungseinrichtung10 kann zum Verriegeln bzw. als Drehmomentübertragungselemente bekannte mechanische Mittel, wie beispielsweise Rollen oder Klemmkörper einschließen, die mit Nocken oder Aussparungen des zugehörigen Bauteils der Einwegkupplung in einer Wirkverbindung stehen. Weiterhin schließt die Betätigungseinrichtung10 eine Rückstelleinrichtung (nicht gezeigt) ein, bestehend aus einem mit der Wählplatte12 in Wirkverbindung stehenden Rückstellglied. - Das Diagramm gemäß
5 zeigt einen drehzahlabhängigen, von der Pumpe1 geförderten Volumenstrom. Dazu ist auf der Abszissenachse15 die Pumpendrehzahl (1 /min) und auf der Ordinatenachse16 das Fördervolumen (l/min) aufgetragen. Bei bisherigen Pumpen stellt sich ein Kurvenverlauf17 ein, bei dem sich das Fördervolumen der Pumpe1 nahezu proportional zur Pumpendrehzahl erhöht. Bei Einbau der Pumpe1 beispielsweise in einer Brennkraftmaschine kann damit keine bedarfsgerechte Schmierölversorgung sichergestellt werden. Durch die Anwendung der schaltbaren Einwegkupplung9 besteht die Möglichkeit, die Pumpendrehzahl und damit das Fördervolumen bedarfsgerecht zu anzupassen bzw. zu reduzieren. Der Kurvenverlauf18 in5 zeigt ein konstantes Fördervolumen von nahezu 30 (l/min), das sich bei einer Pumpendrehzahl auf 3000 (1 /min) einstellt und das sich auch bei höheren Pumpendrehzahlen nicht verändert. Mittels der schaltbaren Einwegkupplung9 kann auch ein Fördervolumen der Pumpe1 realisiert werden, der von dem in5 gezeigten Kurvenverlauf abweicht. - Die
6 verdeutlicht den Einfluss der Kontroll- oder Steuereinheit auf die Aktivierung bzw. Schaltung der Einwegkupplung9 . Dazu ist in dem Diagramm auf der Abszissenachse19 die Zeit (sec) und auf der Ordinatenachse20 die Drehzahl (1 /min) aufgetragen. Mittels einer der Betätigungseinrichtung10 zugeordneten Kontrolleinheit (nicht gezeigt) kann beispielhaft ein stabiler Kupplungsmodus der Einwegkupplung9 eingestellt werden, um eine konstante Drehzahl von 3000 (1 /min) zu erreichen, entsprechend dem Kurvenverlauf21 . Der weitere Kurvenverlauf22 in6 zeigt einen Verlauf, der sich bei einer getakteten Schaltung oder Betätigung der Einwegkupplung9 ohne Kontroll- oder Steuereinheit zwischen dem frei drehenden Kupplungsmodus bei einer Drehzahl von 6000 (1 /min) und dem eingeschalteten Kupplungsmodus bei Stillstand einstellt. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Pumpe
- 2
- Innenrotor
- 3
- Zahnring
- 4
- Pumpengehäuse
- 5
- Verdrängungsraum
- 6
- Deckel
- 7
- Deckel
- 8
- Pumpenwelle
- 9
- Einwegkupplung
- 10
- Betätigungseinrichtung
- 11
- Steuergehäuse
- 12
- Wählplatte
- 13
- Stellhebel
- 14
- Aktuator
- 15
- Abszissenachse
- 16
- Ordinatenachse
- 17
- Kurvenverlauf
- 18
- Kurvenverlauf
- 19
- Abszissenachse
- 20
- Ordinatenachse
- 21
- Kurvenverlauf
- 22
- Kurvenverlauf
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- US 2010063694 A1 [0003]
- DE 112009002179 T5 [0003]
Claims (4)
- Schaltbare Einwegkupplung (SOWC), die in einem Antriebsstrang eines rotierenden Maschinenteils integriert und unmittelbar oder mittelbar mit einer Betätigungseinrichtung (10) verbunden ist, wobei die schaltbare Einwegkupplung (9) zumindest zwischen zwei Positionen verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Drehzahlregelung einer Pumpe (1) bestimmte schaltbare Einwegkupplung (9) auf einer Pumpenwelle (8) positioniert ist, wobei der drehbaren Einwegkupplung (9) die Betätigungseinrichtung (10) zugeordnet ist, die zumindest ein Steuergehäuse (11), eine Wählplatte (12) sowie einen Aktuator (14) umfasst und die von einer Kontroll- oder Steuereinheit ansteuerbar ist.
- Schaltbare Einwegkupplung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der unmittelbar an der Einwegkupplung (9) angeordnete Aktuator (14) der Betätigungseinrichtung (10) über einen Stellhebel (13) mit der Wählplatte (12) verbunden ist. - Schaltbare Einwegkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gerotor als Pumpe (1) vorgesehen ist.
- Schaltbare Einwegkupplung nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einwegkupplung (9) zwischen der Pumpenwelle (8) und einem Innenrotor (2) des Gerotors positioniert ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016220208.1A DE102016220208A1 (de) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Drehzahlregelung mittels einer schaltbaren Einwegkupplung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016220208.1A DE102016220208A1 (de) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Drehzahlregelung mittels einer schaltbaren Einwegkupplung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016220208A1 true DE102016220208A1 (de) | 2018-04-19 |
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ID=61764799
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016220208.1A Withdrawn DE102016220208A1 (de) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Drehzahlregelung mittels einer schaltbaren Einwegkupplung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102016220208A1 (de) |
Cited By (1)
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US20220120261A1 (en) * | 2020-10-20 | 2022-04-21 | Bell Textron Inc. | Electric drive system for rotorcraft |
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US20100063694A1 (en) | 2008-09-09 | 2010-03-11 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Engine power management for a selectable one-way clutch or mechanical diode in automatic transmissions |
DE112009002179T5 (de) | 2008-09-09 | 2011-07-14 | GM Global Technology Operations LLC, Mich. | Einrücken einer wählbaren Freilaufkupplung oder mechanischen Diode durch aktive Motordrehzahlsteuerung |
-
2016
- 2016-10-17 DE DE102016220208.1A patent/DE102016220208A1/de not_active Withdrawn
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US11781544B2 (en) * | 2020-10-20 | 2023-10-10 | Textron Innovations Inc. | Electric drive system for rotorcraft |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |