DE102016221174A1

DE102016221174A1 - Switchable torque coupling

Info

Publication number: DE102016221174A1
Application number: DE102016221174.9A
Authority: DE
Inventors: Tim SCHRÖDER
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2018-05-03

Abstract

Eine Kupplung (100) zur schaltbaren Übertragung einer Drehbewegung um eine Drehachse (105) umfasst ein Eingriffselement (120) und ein erstes (110) und ein zweites Kupplungselement (115), wobei die Kupplungselemente (110, 115) jeweils drehbar um die Drehachse (105) gelagert sind. Beide Kupplungselemente (110, 115) sind zum formschlüssigen Eingriff mit jeweils einem Abschnitt (135, 140?) des Eingriffselements (120) eingerichtet und das Eingriffselement (120) ist derart zwischen den Kupplungselementen (110, 115) verschiebbar, dass es in einer ersten Schiebestellung (125) abschnittweise in beide Kupplungselemente (110, 115) und in einer zweiten Schiebestellung (130) in nur eines der Kupplungselemente (110, 115) eingreift. Ferner umfasst die Kupplung (100) eine Betätigungseinrichtung (155), die zur Verschiebung des Eingriffselements (120) zwischen der ersten (125) und der zweiten Schiebestellung (130) eingerichtet ist. Die Betätigungseinrichtung (155) umfasst ein Betätigungselement (160) aus einer Formgedächtnislegierung, das eine Verschiebekraft auf das Eingriffselement (120) in Richtung einer der Schiebestellungen (125, 130) ausübt, wenn es eine vorbestimmte Mindesttemperatur erreicht, und ein elastisches Element (165), das eine Verschiebekraft in Richtung der anderen Schiebestellung (125, 130) ausübt.A coupling (100) for switchably transmitting a rotational movement about an axis of rotation (105) comprises an engagement element (120) and a first (110) and a second coupling element (115), wherein the coupling elements (110, 115) each rotatable about the axis of rotation ( 105) are stored. Both coupling elements (110, 115) are adapted for positive engagement with a respective section (135, 140) of the engagement element (120) and the engagement element (120) is displaceable between the coupling elements (110, 115) such that it is in a first Sliding position (125) in sections in both coupling elements (110, 115) and in a second sliding position (130) in only one of the coupling elements (110, 115) engages. Furthermore, the clutch (100) comprises an actuating device (155), which is arranged for the displacement of the engagement element (120) between the first (125) and the second shift position (130). The actuating device (155) comprises a shape memory alloy actuating element (160) which exerts a displacement force on the engagement element (120) in the direction of one of the sliding positions (125, 130) when it reaches a predetermined minimum temperature, and an elastic element (165) , which exerts a displacement force in the direction of the other sliding position (125, 130).

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentkupplung nach Art einer Klauenkupplung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Betätigungseinrichtung für eine schaltbare Klauenkupplung.The invention relates to a torque coupling in the manner of a dog clutch. In particular, the invention relates to an actuator for a switchable dog clutch.

Eine Klauenkupplung ist dazu eingerichtet, eine Drehbewegung oder ein Drehmoment zwischen einer ersten und einer zweiten Welle formschlüssig zu übertragen. Die Klauenkupplung kann schaltbar ausgelegt sein, wobei der Formschluss der Kupplung in Drehrichtung mittels einer entsprechend eingerichteten Betätigungseinrichtung hergestellt oder gelöst werden kann.A dog clutch is adapted to positively transmit a rotational movement or a torque between a first and a second shaft. The dog clutch may be designed to be switchable, wherein the positive connection of the clutch in the direction of rotation can be made or released by means of a correspondingly configured actuator.

DE 10 2014 216 376 A1 betrifft eine Klauenkupplung mit radial verdrängbaren Fingern. DE 10 2014 216 376 A1 relates to a dog clutch with radially displaceable fingers.

JPS 60211126 schlägt vor, eine formschlüssige Klauenkupplung mittels einer Zylinderfeder zu betätigen, die eine Formgedächtnislegierung umfasst.JPS 60211126 proposes to actuate a positive jaw clutch by means of a cylinder spring comprising a shape memory alloy.

Viele der bekannten Betätigungseinrichtungen für eine Klauenkupplung sind entweder komplex aufgebaut, arbeiten nicht unter allen Umständen zuverlässig oder erfordern einen relativ großen Bauraum. Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine Kupplung mit einer verbesserten Betätigungseinrichtung anzugeben. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels des Gegenstands des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.Many of the known controls for a dog clutch are either complex, do not work reliably in all circumstances or require a relatively large amount of space. An object of the invention is therefore to provide a coupling with an improved actuator. The invention achieves this object by means of the subject matter of the independent claim. Subclaims give preferred embodiments again.

Eine Kupplung zur schaltbaren Übertragung einer Drehbewegung um eine Drehachse umfasst ein Eingriffselement und ein erstes und ein zweites Kupplungselement, wobei die Kupplungselemente jeweils um die Drehachse drehbar gelagert sind. Beide Kupplungselemente sind zum formschlüssigen Eingriff mit jeweils einem Abschnitt des Eingriffselements eingerichtet und das Eingriffselement ist derart zwischen den Kupplungselementen verschiebbar, dass es in einer ersten Schiebestellung abschnittweise in beide Kupplungselemente, und in einer zweiten Schiebestellung in nur eines der Kupplungselemente eingreift. Ferner umfasst die Kupplung eine Betätigungseinrichtung, die zur Verschiebung des Eingriffselements zwischen der ersten und der zweiten Schiebestellung eingerichtet ist. Die Betätigungseinrichtung umfasst ein Betätigungselement aus einer Formgedächtnislegierung, das eine Verschiebekraft auf das Eingriffselement in Richtung einer der Schiebestellungen ausübt, wenn es eine vorbestimmte Mindesttemperatur erreicht, und ein elastisches Element, das eine Verschiebekraft in Richtung der anderen Schiebestellung ausübt.A clutch for switchably transmitting a rotational movement about an axis of rotation comprises an engagement element and a first and a second coupling element, wherein the coupling elements are each mounted rotatably about the axis of rotation. Both coupling elements are adapted for positive engagement with a respective portion of the engagement element and the engagement element is displaceable between the coupling elements such that it engages in a first sliding position sections in both coupling elements, and in a second sliding position in only one of the coupling elements. Furthermore, the clutch comprises an actuating device which is set up for the displacement of the engagement element between the first and the second sliding position. The actuator includes a shape memory alloy actuator that applies a displacement force to the engagement member toward one of the sliding positions when it reaches a predetermined minimum temperature, and an elastic member that exerts a displacement force toward the other sliding position.

Durch das Wechselspiel zwischen der Betätigungseinrichtung und dem elastischen Element kann die Verschiebeposition des Eingriffselements sicherer gesteuert sein. Im Gegensatz zu einer Lösung, die darauf baut, dass das Betätigungselement in Abhängigkeit seiner Temperatur eine von zwei Vorzugs-Formen annimmt (Zweiweg-Memory-Effekt), kann durch das Rückstellen mittels des elastischen Elements ein Einweg-Memory-Effekt des Betätigungselements ausgenutzt werden, der verbessert in der Lage ist, während des Verschiebens des Eingriffselements Arbeit zu verrichten. Beim Einweg-Memory-Effekt nimmt das Betätigungselement bei Erreichen der vorbestimmten Mindesttemperatur eine bevorzugte Form an und behält diese Form auch bei, wenn es wieder unter die Mindesttemperatur abkühlt. Durch eine ausreichend große Kraft kann es jedoch plastisch verformt werden. Nach einem erneuten Erwärmen über die vorbestimmte Mindesttemperatur nimmt es wieder die bevorzugte Form ein.Due to the interplay between the actuating device and the elastic element, the displacement position of the engagement element can be controlled more securely. In contrast to a solution based on the fact that the actuating element assumes one of two preferred forms depending on its temperature (two-way memory effect), the return by means of the elastic element makes it possible to utilize a one-way memory effect of the actuating element which is able to perform work while shifting the engagement element. In the case of a one-way memory effect, when the predetermined minimum temperature is reached, the actuating element assumes a preferred shape and retains this shape even when it cools below the minimum temperature again. By a sufficiently large force, however, it can be plastically deformed. After reheating above the predetermined minimum temperature, it again assumes the preferred shape.

Das Betätigungselement kann entweder derart ausgeführt sein, dass die Kupplung bei Erreichen der vorbestimmten Mindesttemperatur öffnet oder dass sie schließt. Ohne eine zusätzliche Steuereinrichtung kann eine passiv gesteuerte Kupplung bereitgestellt werden, die bei Erreichen einer vorbestimmten Mindesttemperatur automatisch öffnet oder schließt. Eine Überlastung der Kupplung oder eines damit verbundenen Aggregats durch Übertemperatur kann dadurch verhindert werden.The actuator can either be designed so that the clutch opens when it reaches the predetermined minimum temperature or that it closes. Without an additional control device, a passively controlled clutch can be provided which automatically opens or closes when a predetermined minimum temperature is reached. An overload of the clutch or an associated unit by over-temperature can be prevented.

Das beschriebene Eingreifen erfolgt bevorzugt formschlüssig bezüglich einer Drehbewegung um die Drehachse. Die Verschiebebewegung zwischen der ersten und der zweiten Schiebestellung erfolgt bevorzugt senkrecht zur Drehbewegung, also entweder in radialer oder in axialer Richtung. Dazu werden verschiedene Ausführungsformen der Kupplung unten genauer beschrieben.The described intervention preferably takes place positively with respect to a rotational movement about the axis of rotation. The displacement movement between the first and the second sliding position is preferably perpendicular to the rotational movement, that is, either in the radial or in the axial direction. For this purpose, various embodiments of the coupling are described in more detail below.

Es ist bevorzugt, dass das Betätigungselement dazu eingerichtet ist, bei Erwärmen über die vorbestimmte Mindesttemperatur eine Zugkraft auf das Eingriffselement auszuüben. Die Zugkraft kann leichter für die Verschiebebewegung des Eingriffselements ausgenutzt werden. Außerdem kann das elastische Element in dieser Ausführungsform bevorzugt eine Druckfeder umfassen, die leichter an der Kupplung angebracht werden kann. Das Betätigungselement kann beispielsweise in Form eines Drahts vorliegen. In einer Ausführungsform ist der Draht spiralförmig gewendelt, um einen Verschiebeweg zwischen den Schiebestellungen zu vergrößern.It is preferred that the actuating element is adapted to exert a tensile force on the engagement element when heated above the predetermined minimum temperature. The tensile force can be utilized more easily for the displacement movement of the engagement element. In addition, in this embodiment, the elastic element may preferably comprise a compression spring which can be more easily attached to the coupling. The actuator may be in the form of a wire, for example. In one embodiment, the wire is helically wound to increase a displacement between the sliding positions.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist zusätzlich eine elektrische Heizeinrichtung vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, das Betätigungselement auf die vorbestimmte Mindesttemperatur zu erwärmen. Die Heizeinrichtung kann beispielsweise in Form einer Flüssigkeits- oder einer elektrischen Widerstandsheizung vorgesehen sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die elektrische Heizeinrichtung und das Betätigungselement miteinander integriert ausgeführt, sodass der elektrische Strom unmittelbar durch das Betätigungselement geleitet wird. Ein konstanter Querschnitt des Betätigungselements entlang des Stromflusses ist dabei besonders bevorzugt.In a further preferred embodiment, an electric heater is additionally provided, which is adapted to heat the actuating element to the predetermined minimum temperature. The heating device may, for example, in Form of a liquid or an electrical resistance heating may be provided. In a particularly preferred embodiment, the electric heater and the actuator are designed to be integrated with each other, so that the electric current is passed directly through the actuator. A constant cross section of the actuating element along the current flow is particularly preferred.

In einer ersten Variante ist die erste Schiebestellung bezüglich der Drehachse radial zur zweiten Schiebestellung versetzt. Je nach Ausführungsform kann die Kupplung, wenn das Eingriffselement radial nach außen bewegt wird, trennen oder öffnen. Zu erwartende Fliehkräfte auf das Eingriffselement können bei der Auslegung, Dimensionierung und Anordnung des Betätigungselements vorteilhaft berücksichtigt werden.In a first variant, the first sliding position is offset with respect to the axis of rotation radially to the second sliding position. Depending on the embodiment, when the engagement member is moved radially outward, the clutch may disconnect or open. Expected centrifugal forces on the engagement element can be taken into account in the design, dimensioning and arrangement of the actuating element advantageous.

In einer Ausführungsform sind mehrere Eingriffselemente vorgesehen, die auf einem Umfang um die Drehachse verteilt angeordnet sind. Dabei umläuft das Betätigungselement die Drehachse bevorzugt wenigstens teilweise. In einer weiteren Ausführungsform kann das Betätigungselement die Drehachse auch vollständig oder mehrfach umlaufen. So kann ein einzelnes Betätigungselement mehrere Eingriffselemente gleichzeitig steuern. Bevorzugt liegt das Betätigungselement an jedem der Eingriffselemente in radialer Richtung kraftschlüssig an. Diese Ausführungsform kann besonders leicht zu realisieren sein. Durch Verwenden mehrerer Eingriffselemente kann das über die Kupplung übertragbare Drehmoment vergrößert sein.In one embodiment, a plurality of engagement elements are provided, which are arranged distributed on a circumference about the axis of rotation. In this case, the actuating element preferably rotates at least partially around the axis of rotation. In a further embodiment, the actuating element can also circulate the axis of rotation completely or multiply. Thus, a single actuator can simultaneously control multiple engagement elements. Preferably, the actuating element is non-positively applied to each of the engagement elements in the radial direction. This embodiment can be particularly easy to implement. By using a plurality of engagement elements, the torque transmittable via the clutch can be increased.

In einer weiteren Ausführungsform ist ein zweites Eingriffselement vorgesehen, das dem ersten Eingriffselement bezüglich der Drehachse wenigstens ungefähr gegenüberliegt. Dabei verbindet das Betätigungselement die beiden Eingriffselemente miteinander, sodass beide Eingriffselemente mittels desselben Betätigungselements betätigt werden können.In a further embodiment, a second engagement element is provided which is at least approximately opposite the first engagement element with respect to the axis of rotation. In this case, the actuating element connects the two engagement elements with each other, so that both engagement elements can be actuated by means of the same actuating element.

In noch einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Eingriffselemente vorgesehen, die auf einem Umfang um die Drehachse verteilt angeordnet sind, wobei das Betätigungselement zwei in Umfangsrichtung benachbarte Betätigungselemente miteinander verbindet und zwischen den Betätigungselementen umgelenkt ist. Die Umlenkung erfolgt bevorzugt so, dass beide Eingriffselemente durch dasselbe Eingriffselement betätigt werden können. Dazu liegt der Umlenkungspunkt in einer Ausführungsform in Richtung der Drehachse, in weiteren Ausführungsformen an oder jenseits der Drehachse.In yet another embodiment, a plurality of engagement elements are provided which are arranged distributed on a circumference about the axis of rotation, wherein the actuating element connects two circumferentially adjacent actuating elements together and is deflected between the actuating elements. The deflection is preferably such that both engagement elements can be actuated by the same engagement element. For this purpose, the deflection point is in one embodiment in the direction of the axis of rotation, in other embodiments at or beyond the axis of rotation.

In einer zweiten Variante ist die erste Schiebestellung bezüglich der Drehachse axial zur zweiten Schiebestellung versetzt. Das Eingriffselement kann sich in dieser Ausführungsform unter dem Einfluss von Fliehkraft neutraler verhalten.In a second variant, the first sliding position is offset with respect to the axis of rotation axially to the second sliding position. The engagement element may behave more neutrally under the influence of centrifugal force in this embodiment.

Es ist bevorzugt, dass die Betätigungseinrichtung einen Draht aus einer Formgedächtnislegierung umfasst. Die Formgedächtnislegierung kann insbesondere eine Nickel-Titan-Legierung wie beispielsweise Nitinol umfassen. Die Eigenschaften der Formgedächtnislegierung, insbesondere bezüglich der vorbestimmten Mindesttemperatur und einer Form, die bei Erreichen der Mindesttemperatur bevorzugt eingenommen wird, können bei der Herstellung der Legierung und ihrer Verarbeitung zum Betätigungselement beeinflusst werden.It is preferable that the actuator comprises a shape memory alloy wire. In particular, the shape memory alloy may comprise a nickel-titanium alloy such as nitinol. The properties of the shape memory alloy, in particular with respect to the predetermined minimum temperature and a shape which is preferably assumed when the minimum temperature is reached, can be influenced during the production of the alloy and its processing into the actuating element.

Ausführungsformen der Erfindung werden nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

1 eine erste Ausführungsform einer Kupplung;
2 und 3 Varianten von Betätigungseinrichtungen für die Kupplung von 1; und
4 eine weitere Ausführungsform einer Kupplung darstellen.

Embodiments of the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying figures, in which:

1 a first embodiment of a coupling;
2 and 3 Variants of actuators for the clutch of 1 ; and
4 represent a further embodiment of a coupling.

1 zeigt eine Kupplung 100 zur schaltbaren Übertragung eines Drehmoments oder einer Drehbewegung um eine Drehachse 105 in einem Längsschnitt und einem Querschnitt. Die Kupplung 100 umfasst ein erstes Kupplungselement 110 und ein zweites Kupplungselement 115, die drehbar um die Drehachse 105 gelagert sind. Ein Eingriffselement 120 ist im Bereich der Kupplungselemente 110, 115 verschiebbar gelagert. Die dargestellte Kupplung 100 ist vom radialen Typ, sodass das Eingriffselement 120 in radialer Richtung zwischen einer ersten Schiebestellung 125 und einer zweiten Schiebestellung 130 verschoben werden kann. Dabei umfasst das Eingriffselement 120 einen ersten Abschnitt 135, der dem ersten Kupplungselement 110 zugewandt ist, und einen zweiten Abschnitt 140, der dem zweiten Kupplungselement 115 zugewandt ist. 1 shows a clutch 100 for switchably transmitting a torque or a rotational movement about an axis of rotation 105 in a longitudinal section and a cross section. The coupling 100 comprises a first coupling element 110 and a second coupling element 115 which is rotatable about the axis of rotation 105 are stored. An engaging element 120 is in the range of coupling elements 110 . 115 slidably mounted. The illustrated coupling 100 is of the radial type, so that the engagement element 120 in the radial direction between a first sliding position 125 and a second shift position 130 can be moved. In this case, the engagement element comprises 120 a first section 135 , the first coupling element 110 facing, and a second section 140 that of the second coupling element 115 is facing.

In der ersten Schiebestellung 125 greift das Eingriffselement 120 sowohl in das erste Kupplungselement 110 als auch in das zweite Kupplungselement 115 formschlüssig ein. In der dargestellten Ausführungsform liegt das Eingriffselement 120 in der ersten Schiebestellung 125 mit dem ersten Abschnitt 135 formschlüssig bezüglich einer Drehbewegung um die Drehachse 105 in einer ersten Aussparung 145 des ersten Kupplungselements 110 und mit dem zweiten Abschnitt 140 formschlüssig in einer zweiten Aussparung 150 des zweiten Kupplungselements 115. Dadurch wird ein Formschluss zwischen dem ersten Kupplungselement 110 und dem zweiten Kupplungselement 115 hergestellt, sodass eine Drehbewegung oder ein Drehmoment zwischen den Kupplungselementen 110, 115 übertragen werden kann. Die Kupplungselemente 110, 115 können beispielsweise mit Wellen verbunden sein, die etwa zu einer Antriebseinrichtung, einem Getriebe oder einem angetriebenen Element führen können.In the first sliding position 125 grips the engagement element 120 both in the first coupling element 110 as well as in the second coupling element 115 a positive fit. In the illustrated embodiment, the engagement element is located 120 in the first sliding position 125 with the first section 135 positively with respect to a rotational movement about the axis of rotation 105 in a first recess 145 of the first coupling element 110 and with the second section 140 positively in a second recess 150 of the second coupling element 115 , As a result, a positive connection between the first coupling element 110 and the second coupling element 115 made so that a rotational movement or torque between the coupling elements 110 . 115 can be transferred. The coupling elements 110 . 115 For example, they can be connected to shafts which can lead to a drive device, a gear or a driven element, for example.

Befindet sich das Eingriffselement 120 in der zweiten Schiebestellung 130, so bleibt in der dargestellten Ausführungsform der erste Abschnitt 135 formschlüssig in der ersten Aussparung 145 des ersten Kupplungselements 110 aufgenommen, der zweite Abschnitt 140 jedoch ist aus der zweiten Aussparung 150 des zweiten Kupplungselements 115 entfernt, sodass der Formschluss zwischen den Kupplungselementen 110, 115 aufgehoben ist. In einer anderen Ausführungsform kann das Eingriffselement 120 in der zweiten Schiebestellung 130 auch mit dem zweiten Abschnitt 140 formschlüssig in der zugeordneten zweiten Aussparung 150 liegen, während der Formschluss des ersten Abschnitts 135 zur zugeordneten ersten Aussparung 145 gelöst ist. In noch einer weiteren Ausführungsform kann das Eingriffselement 120 in der zweiten Schiebestellung 130 auch aus beiden Kupplungselementen 110, 115 entfernt sein. Das dargestellte Eingriffselement 120 ist als zylindrischer Körper dargestellt, in anderen Ausführungsformen kann jedoch auch ein anderer Körper verwendet werden.Is the engagement element 120 in the second sliding position 130 , so remains in the illustrated embodiment, the first section 135 positively in the first recess 145 of the first coupling element 110 added, the second section 140 however, it is out of the second recess 150 of the second coupling element 115 removed, so that the positive connection between the coupling elements 110 . 115 is canceled. In another embodiment, the engagement element 120 in the second sliding position 130 also with the second section 140 positively in the associated second recess 150 lie during the fit of the first section 135 to the associated first recess 145 is solved. In yet another embodiment, the engagement member 120 in the second sliding position 130 also from both coupling elements 110 . 115 be distant. The illustrated engagement element 120 is shown as a cylindrical body, but in other embodiments, another body may be used.

Um das Eingriffselement 120 zwischen der ersten Schiebestellung 125 und der zweiten Schiebestellung 130 zu verschieben, ist eine Betätigungseinrichtung 155 vorgesehen. Die Betätigungseinrichtung 155 umfasst ein Betätigungselement 160 und ein elastisches Element 165, die dazu eingerichtet sind, in unterschiedlichen Richtungen zu wirken. Das Betätigungselement 160 umfasst eine Formgedächtnislegierung und ist dazu eingerichtet, eine vorbestimmte Form einzunehmen, wenn es über eine vorbestimmte Mindesttemperatur erwärmt wird. Es ist insbesondere bevorzugt, dass das Betätigungselement 160 dazu eingerichtet ist, sich zusammenzuziehen, wenn es entsprechend erwärmt wird. Fällt die Temperatur des Betätigungselements 160 unter die Mindesttemperatur, so kann die Kraft, die das Betätigungselement 160 in die bevorzugte Form bringt, nachlassen. Das Betätigungselement 160 ist so angebracht, dass es das Eingriffselement 120 in Richtung der zweiten Schiebestellung 130 verschiebt, wenn es seine Mindesttemperatur erreicht, und das elastische Element 165 ist dazu eingerichtet, in Gegenrichtung auf das Eingriffselement 120 zu wirken, um es in Richtung der ersten Schiebestellung 125 zu verschieben. In einer anderen Ausführungsform können die Wirkrichtungen des Betätigungselements 160 und des elastischen Elements 165 bezüglich der Schiebestellungen 125, 130 auch vertauscht sein. To the engagement element 120 between the first sliding position 125 and the second shift position 130 to move is an actuator 155 intended. The actuating device 155 includes an actuator 160 and an elastic element 165 that are set up to work in different directions. The actuator 160 includes a shape memory alloy and is configured to assume a predetermined shape when heated above a predetermined minimum temperature. It is particularly preferred that the actuating element 160 is adapted to contract when heated accordingly. Falls the temperature of the actuator 160 below the minimum temperature, so can the force that the actuator 160 into the preferred form, relax. The actuator 160 is attached so that it is the engaging element 120 in the direction of the second sliding position 130 shifts when it reaches its minimum temperature, and the elastic element 165 is set up in the opposite direction to the engagement element 120 to work it towards the first push position 125 to move. In another embodiment, the effective directions of the actuating element 160 and the elastic element 165 regarding the sliding positions 125 . 130 also be reversed.

In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Betätigungselement 160 einen Draht, der radial kraftschlüssig auf einem Umfang um die Drehachse 105 an mehreren Eingriffselementen 120 vorbeigeführt ist. In unterschiedlichen Ausführungsformen kann das Betätigungselement 160 dabei einen Teilkreis, einen Vollkreis oder mehr als einen Vollkreis beschreiben. In der dargestellten Ausführungsform liegt das Betätigungselement 160 in einer radialen, von außen eingebrachten Nut im Eingriffselement 120. Andere Eingriffsarten sind ebenfalls möglich. Das elastische Element 165 ist beispielhaft in Form einer Zylinderfeder gebildet. In anderen Ausführungsformen kann das elastische Element 165 auch eine beliebige andere Feder umfassen, beispielsweise eine Blattfeder oder eine Tellerfeder. In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst das elastische Element 165 einen elastischen Kunststoff oder Gummi.In the illustrated embodiment, the actuating element comprises 160 a wire which is radially frictionally engaged on a circumference about the axis of rotation 105 at several engagement elements 120 passed by. In various embodiments, the actuating element 160 describe a partial circle, a full circle or more than one full circle. In the illustrated embodiment, the actuating element is located 160 in a radial, introduced from the outside groove in the engagement element 120 , Other types of intervention are also possible. The elastic element 165 is exemplified in the form of a cylindrical spring. In other embodiments, the elastic element 165 Also include any other spring, such as a leaf spring or a plate spring. In yet another embodiment, the elastic element comprises 165 an elastic plastic or rubber.

Die Kupplung 100 kann öffnen bzw. schließen, wenn der gesamte Aufbau die vorbestimmte Mindesttemperatur erreicht. So kann eine einfache und sicher wirkende thermisch gesteuerte Klauenkupplung 100 realisiert sein. In einer weiteren Ausführungsform soll die Kupplung 100 mittels eines externen Signals steuerbar sein. Um das Betätigungselement 160 auf seine vorbestimmte Mindesttemperatur zu bringen, kann eine Heizeinrichtung 170 vorgesehen sein. In einer Ausführungsform ist die Heizeinrichtung 170 durch ein Fluid gebildet, das zum Wärmetransport von einer mit der Kupplung 100 verbundenen Einrichtung dient. In einer anderen Ausführungsform umfasst die Heizeinrichtung 170 eine elektrische Widerstandsheizung, wobei besonders bevorzugt ist, dass die Heizeinrichtung 170 mit dem Betätigungselement 160 integriert ausgeführt ist. Dazu umfasst das Betätigungselement 160 bevorzugt einen Draht mit weiter bevorzugt konstantem Querschnitt über seine Länge, zumindest in einem stromführenden Abschnitt. Wird die Heizeinrichtung 170 mit einer Stromquelle 175 verbunden, so fließt ein Strom durch die Heizeinrichtung 170, der das Betätigungselement 160 mindestens auf die vorbestimmte Mindesttemperatur erwärmt.The coupling 100 can open or close when the entire structure reaches the predetermined minimum temperature. So can a simple and safe acting thermally controlled dog clutch 100 be realized. In a further embodiment, the coupling 100 be controlled by an external signal. To the actuator 160 To bring to its predetermined minimum temperature, a heating device 170 be provided. In one embodiment, the heater is 170 formed by a fluid that is used to transfer heat from one with the clutch 100 connected device is used. In another embodiment, the heating device comprises 170 an electrical resistance heater, wherein it is particularly preferred that the heating device 170 with the actuating element 160 integrated is executed. This includes the actuator 160 prefers a wire with more preferably constant cross-section over its length, at least in a current-carrying section. Will the heater 170 with a power source 175 connected, so a current flows through the heater 170 that is the actuator 160 heated to at least the predetermined minimum temperature.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Kupplung 100 entsprechend der Ausführungsform von 1. Dabei ist lediglich ein Querschnitt dargestellt und das zweite Kupplungselement 115 ist nicht sichtbar. 2 shows a further embodiment of a coupling 100 according to the embodiment of 1 , In this case, only a cross section is shown and the second coupling element 115 is not visible.

Im Unterschied zu der oben beschriebenen Ausführungsform verbindet hier das Betätigungselement 160 jeweils Eingriffselemente 120, die auf einem Umfang um die Drehachse 105 benachbart sind. Dabei ist das Betätigungselement 160 wieder bevorzugt drahtähnlich ausgebildet und zwischen zwei Eingriffselementen 120 radial nach innen umgelenkt. Dazu kann ein Umlenkelement wie ein Zapfen oder eine Rolle vorgesehen sein, über die das Betätigungselement 160 zwischen zwei Eingriffselementen 120 läuft. Das Betätigungselement 160 verbindet hier nacheinander alle Eingriffselemente 120 in bzw. gegen den Umlaufsinn um die Drehachse 105 miteinander. An einer Stelle, an der die Stromquelle 175 mit dem Betätigungselement 160 verbunden werden kann, kann ein elektrischer Isolator 205 zur zugfesten Verbindung in das Betätigungselement 160 eingefügt sein.In contrast to the embodiment described above here connects the actuator 160 each engagement elements 120 on a circumference around the axis of rotation 105 are adjacent. In this case, the actuating element 160 again preferably designed wire-like and between two engagement elements 120 deflected radially inwards. For this purpose, a deflection element such as a pin or a roller may be provided, via which the actuating element 160 between two engagement elements 120 running. The actuator 160 connects here in succession all engagement elements 120 in or against the direction of rotation about the axis of rotation 105 together. At a point where the power source 175 with the actuating element 160 can be connected, an electrical insulator 205 for tensile strength connection in the actuator 160 be inserted.

3 zeigt noch eine Ausführungsform der Kupplung 100 entsprechend der Ausführungsform von 1. Die Darstellung folgt der von 2. Im Unterschied zu den oben behandelten Ausführungsformen liegen hier jeweils zwei Eingriffselemente 120 einander bezüglich der Drehachse 105 im Wesentlichen gegenüber. Einander gegenüberliegende Paare von Eingriffselementen 120 sind jeweils mittels eines Betätigungselements 160 miteinander verbunden. Dabei verläuft das Betätigungselement 160 bevorzugt jeweils abschnittweise koaxial zu einem elastischen Element 165 eines zugeordneten Eingriffselements 120. Die elastischen Elemente 165 sind bevorzugt als Druckfedern, insbesondere in Form von Zylinderfedern, ausgebildet. Bevorzugt ist eine gerade Anzahl von Eingriffselementen 120 vorgesehen, sodass einander genau gegenüberliegende Eingriffselemente 120 jeweils mittels eines Betätigungselements 160 verbunden werden können. Es können aber auch nicht genau einander gegenüber liegende Betätigungselemente 160 miteinander verbunden werden. Wird das Betätigungselement 160 auch als Heizeinrichtung 170 verwendet, so kann ein entsprechender elektrischer Anschluss vorgesehen sein. Dabei kann der Strom der Heizeinrichtung 170 in gesamter Länge durch das Betätigungselement 160 oder nur durch einen Abschnitt fließen. 3 shows yet another embodiment of the coupling 100 according to the embodiment of 1 , The representation follows from 2 , In contrast to the embodiments discussed above, there are in each case two engagement elements 120 each other with respect to the axis of rotation 105 essentially opposite. Opposing pairs of engaging elements 120 are each by means of an actuating element 160 connected with each other. The actuator runs 160 preferably each sectionally coaxial with an elastic element 165 an associated engagement element 120 , The elastic elements 165 are preferably designed as compression springs, in particular in the form of cylindrical springs. An even number of engagement elements is preferred 120 provided so that exactly opposite engagement elements 120 each by means of an actuating element 160 can be connected. But it can not exactly opposite each other actuators 160 be connected to each other. Will the actuator 160 also as a heating device 170 used, so a corresponding electrical connection can be provided. In this case, the current of the heater 170 in total length by the actuator 160 or just by flowing through a section.

4 zeigt noch eine weitere Ausführungsform einer Kupplung 100 nach Art der oben beschriebenen Ausführungsformen. Ähnlich wie in 1 sind ein Längsschnitt und ein Querschnitt durch die Kupplung 100 dargestellt, und der maßgebliche Unterschied der dargestellten Ausführungsform besteht darin, dass die Schiebestellungen 125 und 130 nicht radial, sondern axial zueinander versetzt sind. 4 shows yet another embodiment of a coupling 100 in the manner of the embodiments described above. Similar to in 1 are a longitudinal section and a cross section through the coupling 100 represented, and the significant difference of the illustrated embodiment is that the sliding positions 125 and 130 not radially, but axially offset from each other.

Auch hier sind exemplarisch mehrere Eingriffselemente 120 auf einem Umfang um die Drehachse 105 angeordnet. Der erste Abschnitt 135 eines Eingriffselements 120 bleibt hier unabhängig von der Schiebestellung 125, 130 in der ersten Aussparung 145 des ersten Kupplungselements 110 formschlüssig aufgenommen. Befindet sich das Eingriffselement 120 in der ersten Schiebestellung 125, so greift der zweite Abschnitt 140 des Eingriffselements 120 in die zweite Aussparung 150 am zweiten Kupplungselement 115 formschlüssig ein. In der zweiten Schiebestellung 130 ist dieser Eingriff jedoch gelöst.Here, too, are exemplified several engagement elements 120 on a circumference around the axis of rotation 105 arranged. The first paragraph 135 an engaging element 120 remains independent of the sliding position here 125 . 130 in the first recess 145 of the first coupling element 110 positively received. Is the engagement element 120 in the first sliding position 125 That's how the second section intervenes 140 of the engagement element 120 in the second recess 150 on the second coupling element 115 a positive fit. In the second sliding position 130 However, this procedure is solved.

Die dargestellten Eingriffselemente 120 sind als zylindrische Körper dargestellt, in anderen Ausführungsformen können jedoch auch einer oder mehrere anderer Körper verwendet werden. Beispielsweise kann das Eingriffselement eine Schiebemuffe umfassen, die mittels eines polygonen Eingriffsprofils drehmomentschlüssig und axial verschiebbar am ersten Kupplungselement 110 angebracht und dazu eingerichtet ist, nur in der zweiten Schiebestellung formschlüssig in ein korrespondierendes Element am zweiten Kupplungselement 115 einzugreifen. Dieses Element kann eine oder mehrere axiale Klauen umfassen, die sich in einem Abstand von der Drehachse 105 in axialer Richtung erstrecken.The illustrated engagement elements 120 are shown as cylindrical bodies, but in other embodiments, one or more other bodies may be used. For example, the engagement element may comprise a sliding sleeve, which by means of a polygonal engagement profile torque-tight and axially displaceable on the first coupling element 110 mounted and adapted to, only in the second sliding position positively into a corresponding element on the second coupling element 115 intervene. This element may comprise one or more axial jaws extending at a distance from the axis of rotation 105 extend in the axial direction.

Das Betätigungselement 160 ist bevorzugt drahtförmig ausgebildet und verläuft bevorzugt koaxial zu einem zugeordneten elastischen Element 165, das hier exemplarisch als Zylinderfeder, insbesondere als Druckfeder, ausgebildet ist. Ein Anschluss für die Stromquelle 175 ist in 4 nicht dargestellt.The actuator 160 is preferably formed wire-shaped and preferably extends coaxially to an associated elastic element 165 , which is exemplarily designed as a cylinder spring, in particular as a compression spring. A connection for the power source 175 is in 4 not shown.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: Kupplungclutch
105105: Drehachseaxis of rotation
110110: erstes Kupplungselementfirst coupling element
115115: zweites Kupplungselementsecond coupling element
120120: Eingriffselementengaging member
125125: erste Schiebestellungfirst shift position
130130: zweite Schiebestellungsecond shift position
135135: erster Abschnittfirst section
140140: zweiter Abschnittsecond part
145145: erste Aussparungfirst recess
150150: zweite Aussparungsecond recess
155155: Betätigungseinrichtungactuator
160160: Betätigungselementjig
165165: elastisches Elementelastic element
170170: Heizeinrichtungheater
175175: Stromquelle power source
205205: Isolatorinsulator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102014216376 A1 [0003]

Claims

A coupling (100) for switchably transmitting rotational movement about an axis of rotation (105), the coupling (100) comprising: - an engagement member (120); - A first (110) and a second coupling element (115) which are rotatably mounted about the axis of rotation (105), - wherein both coupling elements (110, 115) each for positive engagement with a respective portion (135, 140) of the engagement element ( 120) are set up; - In which the engagement element (120) between the coupling elements (110, 115) is displaceable, that in a first shift position (125) in sections in both coupling elements (110, 115) and in a second shift position (130) in only one of the coupling elements (110, 115) intervenes; and - an actuator (155) for displacing the engagement member (120) between the first (125) and second push positions (130); characterized in that - the actuator (155) comprises a shape memory alloy actuator (160) which applies a translational force to the engagement member (120) toward one of the sliding positions (125, 130) when it reaches a predetermined minimum temperature and elastic element (165) which exerts a displacement force in the direction of the other sliding position (125, 130).

Coupling (100) after Claim 1 wherein the actuator (160) is adapted to exert a tensile force on the engagement member (120) upon heating above the predetermined minimum temperature.

Coupling (100) after Claim 1 or 2 further comprising an electric heater (170) configured to heat the actuator (160) to the predetermined minimum temperature.

Coupling (100) after Claim 3 wherein the electric heater (170?) is integrated with the actuator (160).

Coupling (100) according to one of the preceding claims, wherein the first sliding position (125) with respect to the axis of rotation (105) is offset radially to the second sliding position (130).

Coupling (100) after Claim 5 , wherein a plurality of engagement elements (120) are provided, which are arranged distributed on a circumference about the axis of rotation (105), and the actuating element (160) at least partially revolves the axis of rotation (105).

Coupling (100) after Claim 5 wherein a second engagement member (120) is provided facing the first engagement member (120) with respect to the rotation axis (105), and the operation member (160) interconnects the two engagement members (120).

Clutch (100) according to one of the Claims 1 to 4 wherein the first sliding position (125) is offset axially of the second sliding position (130) with respect to the axis of rotation (105).

A coupling (100) as claimed in any one of the preceding claims, wherein the actuator (155) comprises a shape memory alloy wire.

A coupling (100) according to any one of the preceding claims, wherein the shape memory alloy comprises a nickel-titanium alloy.