-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine radial angewandte Klauenkupplung mit einer bidirektionaler Durchrastung für ein Fahrzeuggetriebe.
-
EINLEITUNG
-
Diese Einleitung stellt im Allgemeinen den Kontext der Offenbarung dar. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder in dem in diesem Hintergrundabschnitt beschriebenen Umfang sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung ansonsten nicht als Stand der Technik gelten, werden gegenüber der vorliegenden Offenbarung ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik zugelassen.
-
Kupplungen werden häufig in Kraftfahrzeuggetrieben gefunden. Reibungskupplungen sind am häufigsten, leiden jedoch unter einer Anzahl an Nachteilen. Reibungskupplungen leiden unter Eigendrehmomentverlusten und Pumpverlusten. Reibungskupplungen erfordern typischerweise ein Hochdruckhydrauliksystem, um den Betrieb der Kupplung zu steuern. Die von der/den Pumpe(n) verbrauchte Energie, die die Quelle für Hochdruckhydraulikfluid darstellt, kann die Effizienz eines Fahrzeugs mit einem Getriebe, das Reibungskupplungen enthält, nachteilig beeinflussen und somit seine Kraftstoffeinsparung verringern.
-
Im Gegensatz dazu stellt eine Klauenkupplung eine selektiv betätigbare feste Verbindung bereit, die nicht auf Reibung beruht. Vielmehr beruht eine Klauenkupplung auf einer Interferenz zwischen Komponenten der Kupplung. Klauenkupplungen leiden auch nicht unter Schlupf. Ferner benötigt eine Klauenkupplung kein hydraulisches Hochdrucksystem für das Betätigen. Somit können Klauenkupplungen mehrere Vorteile gegenüber einer Reibungskupplung bereitstellen.
-
Ein weiterer Nachteil bei einer Klauenkupplung ist, dass sie schwierig zu trennen oder auszurücken sind, insbesondere wenn sie unter Belastung stehen. Die Zentrifugalkraft, die auf die Zähne wirkt, widersteht jeder radial nach innen gerichteten Bewegung der Zähne, wodurch das Ausrücken manchmal unzuverlässig wird.
-
Darüber hinaus bewirkt die Zentrifugalkraft, die auf die Zähne in einer radial angelegten Klauenkupplung ausgeübt wird, selbst wenn sie außer Eingriff ist, dass sie sich radial nach außen bewegen. Dies führt zu einem unerwünschten Kontakt zwischen diesen Zähnen und den äußeren angetriebenen Zähnen, was eine wesentliche Geräuschquelle (Durchrastgeräusch) und eine Ursache für Eigendrehmomentverluste sein kann, die den Gesamtwirkungsgrad des Systems und den resultierenden Verlust an Kraftstoffeinsparung nachteilig beeinflussen.
-
KURZDARSTELLUNG
-
In einem exemplarischen Aspekt beinhaltet eine Klauenkupplung für ein Fahrzeuggetriebe ein Antriebselement, das dafür konfiguriert ist, sich um eine Achse zu drehen und einen Hohlraum zu enthalten, der sich radial von der Achse erstreckt, einen Antriebszahn, der verschiebbar innerhalb des sich radial erstreckenden Hohlraums beweglich ist, ein angetriebenes Element, das das Antriebselement koaxial umgibt und einen sich radial nach innen erstreckenden angetriebenen Zahn aufweist, der axial mit dem Antriebszahn ausgerichtet ist, ein innerhalb des Antriebselements koaxial positioniertes Stellglied, das entlang der Achse beweglich ist, eine Halterung auf der Stellgliedwelle, ein koaxial auf der Stellgliedwelle montiertes Kugelstellglied sowie ein auf der Stellgliedwelle koaxial montiertes und zwischen dem Kugelstellglied und der Halterung positioniertes Vorspannelement.
-
In einem weiteren exemplarischen Aspekt beinhaltet die Stellgliedwelle ein verpresstes Ende.
-
In einem anderen exemplarischen Aspekt ist das Kugelstellglied zwischen dem verpressten Ende und dem Vorspannelement positioniert.
-
In einem weiteren exemplarischen Aspekt umfasst das Kugelstellglied eine Einrückauflagestelle und eine axial an die Einrückauflagestelle angrenzende Ausrückauflagestelle.
-
In einem anderen exemplarischen Aspekt ist die Einrückauflagestelle radial nach innen in Richtung der Ausrückauflagestelle geneigt.
-
In einem anderen exemplarischen Aspekt ist die Einrückauflagestelle radial nach innen von dem Vorspannelement weg geneigt.
-
In einem anderen exemplarischen Aspekt spannt das Vorspannelement das Kugelstellglied auf der Stellgliedwelle in Axialrichtung in Richtung einer axialen Einrückposition vor, die einen Kontakt zwischen dem Antriebszahn und der Einrückauflagestelle bereitstellt, sodass der Antriebszahn in den angetriebenen Zahn eingreift und von einer axialen Einrückposition weg einen Kontakt zwischen dem Antriebszahn und der Ausrückauflagestelle schafft, sodass der Antriebszahn nicht in den angetriebenen Zahn eingreift.
-
In einem weiteren exemplarischen Aspekt beinhaltet das Kugelstellglied ferner eine Rampenfläche zwischen der Einrückauflagestelle und der Ausrückauflagestelle.
-
In einem anderen exemplarischen Aspekt beinhaltet das Vorspannelement eine spiralförmige Schraubenfeder, die koaxial die Stellgliedwelle umgibt.
-
In einem anderen exemplarischen Aspekt beinhaltet die Stellgliedwelle eine Haltenut und worin die Halterung innerhalb der Haltenut positioniert ist.
-
In einem anderen exemplarischen Aspekt beinhaltet eine Klauenkupplung für ein Fahrzeuggetriebe ein Antriebselement, das für die Drehung um eine Achse konfiguriert ist, und einen sich radial von der Achse erstreckenden ersten Hohlraum, und einen sich radial von der Achse erstreckenden zweiten Hohlraum; einen ersten Antriebszahn, der verschiebbar in dem ersten sich radial erstreckenden Hohlraum bewegbar ist, einen zweiten Antriebszahn, der verschiebbar innerhalb des zweiten sich radial erstreckenden Hohlraums bewegbar ist, ein erstes angetriebenes Element, das das Antriebselement koaxial umgibt und einen ersten sich radial nach innen erstreckenden angetriebenen Zahn enthält, der axial mit dem ersten Antriebszahn ausgerichtet ist, ein zweites angetriebenes Element, das das Antriebselement koaxial umgibt und einen zweiten sich radial nach innen erstreckenden angetriebenen Zahn enthält, der axial mit dem zweiten Antriebszahn ausgerichtet ist, eine Stellgliedwelle, die koaxial innerhalb des Antriebselements positioniert ist und ein gestauchtes Ende aufweist und entlang der Achse bewegbar ist, eine Halterung auf der Stellgliedwelle, ein Kugelstellglied, das koaxial an der Stellgliedwelle montiert ist und einen sich radial nach innen erstreckenden Vorsprung aufweist, ein erstes Vorspannelement, das koaxial an der Stellgliedwelle montiert ist und axial zwischen dem sich radial nach innen erstreckenden Vorsprung und der Halterung positioniert ist, und ein zweites Vorspannelement, das koaxial an der Stellgliedwelle montiert ist und axial zwischen dem sich radial nach innen erstreckenden Vorsprung und dem verpressten Ende positioniert ist.
-
In einem weiteren exemplarischen Aspekt umfasst das Kugelstellglied ferner eine erste Ausrückauflagestelle, eine zweite Ausrückauflagestelle und eine Einrückauflagestelle, die axial zwischen der ersten Ausrückauflagestelle und der zweiten Ausrückauflagestelle positioniert ist.
-
In einem anderen exemplarischen Aspekt neigt sich die Einrückauflagestelle radial nach innen zu der ersten Ausrückauflagestelle und der zweiten Ausrückauflagestelle.
-
In einem weiteren exemplarischen Aspekt beinhaltet das Kugelstellglied ferner eine erste Rampenfläche zwischen der ersten Ausrückauflagestelle und der Einrückauflagestelle und eine zweite Rampenfläche zwischen der zweiten Ausrückauflagestelle und der Einrückauflagestelle.
-
In einem anderen exemplarischen Aspekt beinhaltet entweder das erste Vorspannelement oder das zweite Vorspannelement eine spiralförmige Schraubenfeder, die die Stellgliedwelle koaxial umgibt.
-
In einem weiteren exemplarischen Aspekt beinhaltet eine Klauenkupplung für Fahrzeuggetriebe ein um eine Achse drehbares Antriebselement, und einen sich von der Achse radial erstreckenden ersten Hohlraum, und einen sich radial von der Achse erstreckenden zweiten Hohlraum, einen zweiten Antriebszahn, der innerhalb des zweiten sich radial erstreckenden Hohlraums verschiebbar beweglich ist, ein erstes angetriebenes Element, das das Antriebselement koaxial umgibt und einen ersten sich radial nach innen erstreckenden angetriebenen Zahn enthält, der axial mit dem ersten Antriebszahn ausgerichtet ist, ein zweites angetriebenes Element, das das Antriebselement koaxial umgibt und einen zweiten sich radial nach innen erstreckenden angetriebenen Zahn enthält, der axial mit dem zweiten Antriebszahn ausgerichtet ist, eine Stellgliedwelle, die koaxial innerhalb des Antriebselements positioniert ist und ein verpresstes Ende aufweist und entlang der Achse bewegbar ist, ein erstes Kugelstellglied, das koaxial an der Stellglied montiert und angrenzend an das verpresste Ende positioniert ist, ein erstes Vorspannelement, das koaxial an der Stellgliedwelle montiert und axial angrenzend an das erste Kugelstellglied positioniert ist, eine erste Halterung an der Stellgliedwelle, die axial angrenzend an das erste Vorspannelement positioniert ist, ein zweites Vorspannelement, das koaxial an der Stellgliedwelle montiert und axial angrenzend an die erste Halterung positioniert ist, ein zweites Kugelstellglied, das koaxial an der Stellgliedwelle montiert und axial angrenzend an das zweite Vorspannelement positioniert ist, ein drittes Vorspannelement, das koaxial an der Stellgliedwelle montiert und axial angrenzend an das zweite Kugelstellglied positioniert ist, und eine zweite Halterung an der Stellgliedwelle und axial angrenzend an das dritte Vorspannelement positioniert ist.
-
In einem anderen exemplarischen Aspekt beinhaltet entweder das erste Kugelstellglied oder das zweite Kugelstellglied eine erste Einrückauflagestelle, eine zweite Einrückauflagestelle und eine Ausrückauflagestelle, die axial zwischen der ersten Ausrückauflagestelle und der zweiten Ausrückauflagestelle positioniert sind.
-
In einem anderen exemplarischen Aspekt neigt sich eine der ersten Einrückauflagestellen und der zweiten Einrückauflagestellen radial nach innen zu der Ausrückauflagestelle.
-
In einem anderen exemplarischen Aspekt beinhaltet das erste Kugelstellglied oder das zweite Kugelstellglied ferner eine erste Rampenfläche zwischen der ersten Einrückauflagestelle und der Ausrückauflagestelle und eine zweite Rampenfläche zwischen der zweiten Einrückauflagestelle und der Ausrückauflagestelle.
-
In einem anderen exemplarischen Aspekt beinhaltet entweder das erste Vorspannelement, das zweite Vorspannelement oder das dritte Vorspannelement eine spiralförmige Schraubenfeder, die die Stellgliedwelle koaxial umgibt.
-
Auf diese Weise stellt die vorliegende Erfindung alle Vorteile einer Klauenkupplung gegenüber einer Reibungskupplung bereit (wodurch Reibungsverluste und Pumpverluste vermieden werden), während eine leichtere, konsistentere, kontrollierbarere und zuverlässigere Ausrückung ermöglicht wird und Durchrastgeräusche und Eigendrehmomentverluste minimiert oder verhindert werden, wodurch der Wirkungsgrad, die Kraftstoffeinsparung deutlich verbessert und die Geräuschentwicklung reduziert werden.
-
Ferner sehen exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit vor, potentielle Schäden in einem Überlastungszustand zu minimieren oder zu verhindern und auch mehrere radial angelegte Klauenkupplungen unter Verwendung eines einzelnen Stellglieds zu steuern, was den Betrieb stark vereinfachen, Größe und Kosten reduzieren kann.
-
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung. Es ist zu beachten, dass die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der Offenbarung zu begrenzen.
-
Die oben genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einschließlich der Ansprüche und der Ausführungsformen leicht ersichtlich, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen genommen werden.
-
Figurenliste
-
Die vorliegende Offenbarung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, worin:
- 1 eine Querschnittsansicht in einer axialen Richtung einer exemplarischen Klauenkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
- 2A eine Querschnittsansicht in einer radialen Richtung eines Abschnitts der Klauenkupplung von 1 in einer ausgerückten Konfiguration ist;
- 2B eine Querschnittsansicht eines Abschnitts der Klauenkupplung von 1 in einer eingerückten Konfiguration ist;
- 3 eine Querschnittsansicht eines Teils einer anderen exemplarischen Klauenkupplung ist, die mehrere Klauenkupplungen mit einem einzigen Stellglied enthält;
- 4A eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer anderen exemplarischen Klauenkupplung in einer eingerückten Konfiguration ist;
- 4B eine Querschnittsansicht eines Abschnitts der Klauenkupplung von 4A in einer zweiten Konfiguration ist; und
- 4C eine Querschnittsansicht eines Abschnitts der Klauenkupplung von 4A in einer dritten Konfiguration ist.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
1 ist eine Querschnittsansicht in einer axialen Richtung einer exemplarischen Klauenkupplung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Klauenkupplung 100 beinhaltet ein Antriebselement 102, das radial bewegliche Zähne 104 trägt. Jeder Zahn 104 ist durch ein Vorspannelement 106 radial nach innen vorgespannt. In der durch 1 veranschaulichten besonderen Ausführungsform sind die Vorspannelemente 106 spiralförmig gewickelte Federn, die zwischen dem Federhalter 108 erfasst werden, die jeweils in einer Nut 110 in dem Antriebselement 102 angeordnet sind, das jeden entsprechenden Zahn 104 umfänglich umgibt, und einer Auflagestelle 112 an jedem Zahn. Die Klauenkupplung 100 beinhaltet ferner ein angetriebenes Element 114 mit einer Vielzahl von radial nach innen weisenden angetriebenen Zähnen 116 und einem selektiv betätigbaren Stellglied 118.
-
Bezugnehmend auf die 1 bis 2B werden der Betrieb der Klauenkupplung 100 und zusätzliche Details bezüglich des Stellglieds 118 erläutert. Das Stellglied 118 beinhaltet ein Kugelstellglied 120, das konzentrisch auf einer Stellgliedwelle 122 montiert ist. Ein Ende der Stellgliedwelle 122 weist ein Gesenk 124 auf, das verhindert, dass sich das Kugelstellglied 120 von dem Ende der Stellgliedwelle 122 wegbewegt. Eine Vorspannfeder 126 ist koaxial an der Stellgliedwelle 122 angebracht und ist zwischen dem Kugelstellglied 120 und einer Halterung 128 erfasst.
-
2A veranschaulicht eine ausgerückte Konfiguration worin die Stellgliedwelle 122 so positioniert ist, dass die Zähne 104 in Kontakt mit einer Ausrückauflagestelle 130 an dem Kugelstellglied 120 vorgespannt sind. In dieser Konfiguration greifen die Zähne 104 nicht in die angetriebenen Zähne 116 des angetriebenen Elements 114 ein. Somit kann sich das Antriebselement 102 frei drehen, ohne in das angetriebene Element 114 einzugreifen.
-
Um von der ausgerückten Konfiguration von 2A zu einer eingerückten Konfiguration von 2B überzugehen, bewegt sich die Stellgliedwelle 122 axial relativ zu den 2A und 2B nach rechts, was die Halterung 128 nach rechts bewegt und die Vorspannfeder 126 zusammendrückt, was bewirkt, dass sich das Kugelstellglied 120 nach rechts bewegt. Wenn sich das Kugelstellglied 120 nach rechts bewegt, gleiten die Zähne 104 entlang der Nockenfläche des Kugelstellglieds 120 von der Ausrückauflagestelle 130 zu der Einrückauflagestelle 132. Während dieses Übergangs kann eine abgeschrägte Fläche 140 an den Zähnen 104 eine Rampenfläche 142 an dem Kugelstellglied 120 kontaktieren, um diese Bewegung zu erleichtern. Dies bewirkt, dass sich die Zähne 104 gegen die Vorspannkraft der Vorspannelemente 106 und in Eingriff mit den angetriebenen Zähnen 116 des angetriebenen Elements 114 radial nach außen bewegen. Auf diese Weise wird bewirkt, dass sich das angetriebene Element 114 mit der Drehbewegung des Antriebselements 102 dreht.
-
Zusätzlich ermöglichen die erfindungsgemäße Konfiguration der Vorspannfeder 126, des Kugelstellglieds 120 und der Stellgliedwelle 122, dass die Zähne 104 durchrasten, wenn die Zähne 104 nicht mit den Aussparungen zwischen den Zähnen 116 an dem angetriebenen Element 114 ausgerichtet sind. In der in den 2A und 2B veranschaulichten exemplarischen Ausführungsform ist die Einrückauflagestelle 132 radial nach innen in Richtung der Ausrückauflagestelle 130 geneigt. Auf diese Weise führt eine von den Zähnen 104 radial nach innen aufgebrachte Kraft gegen die Einrückauflagestelle 132, die einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, dazu, dass das Stellglied 120 in den 2A und 2B nach links gegen die Vorspannfeder 126 bewegt wird. Dies verhindert oder vermeidet eine Situation, in der ein Überlastungszustand ansonsten die Kupplung beschädigen könnte. Wenn der Überlastungszustand beseitigt oder gelöst ist, bewegt die Vorspannfeder 126 das Stellglied 120, damit sich die Zähne 104 von der Ausrückauflagestelle 130 die Rampenfläche 142 hoch zu der Einrückauflagestelle 132 bewegen.
-
In einem Zustand, in dem die Zähne 104 nicht mit den angetriebenen Zähnen 116 ausgerichtet sind, ermöglicht die erfindungsgemäße Konfiguration ferner, dass sich das Kugelstellglied 120 gegen die Vorspannfeder 126 bewegt und eine Situation vermeidet, in der die Zähne 104 des Antriebselements 102 in Eingriff mit den Zähnen 116 des angetriebenen Elements 114 gezwungen werden, was zu einem Ausfall führen könnte. Das Vorhandensein der abgeschrägten Fläche 140 an den Zähnen 104 erleichtert diese Durchrastfunktion weiter.
-
Um von der eingerückten Konfiguration von 2B zu der ausgerückten Konfiguration von 2A überzugehen, bewegt sich die Stellgliedwelle 122 axial nach links (in den 2A und 2B). Das Gesenk 124 zieht das Kugelstellglied 120 nach links, was ermöglicht, dass die Zähne 104 entlang der Nockenfläche des Kugelstellglieds von der Einrückauflagestelle 132 über die Rampenfläche 142 zu der Ausrückauflagestelle 130 gleiten, was es den Vorspannelementen 106 ermöglicht, die Zähne 104 sicher in einrückenden Kontakt mit den angetriebenen Zähnen 116 zu zwingen. Die Vorspannelemente 106 bieten einen signifikanten Vorteil gegenüber herkömmlichen radial angewandten Klauenkupplungskonstruktionen, da die Vorspannelemente 106 die Zentrifugalkraft überwinden, die die Zähne 104 radial nach außen zieht und dadurch eine positive Kontrolle über das Ausrücken der Zähne 104 von den angetriebenen Zähnen 116 ermöglicht.
-
Wie vorstehend erklärt, beinhaltet die Einrückauflagestelle 132 eine leichte radial nach innen gerichtete Neigung, die eine Sicherungsfunktion bereitstellt, die es dem Kugelaktuator 120 ermöglicht, auf der Betätigungswelle 122 nach links gegen die Vorspannfeder 126 zu gleiten, um die Zähne 104 von einem Kontakt mit der Einrückauflagestelle 132 zu der Ausrückauflagestelle 130 zu bewegen, wenn die Klauenkupplung 100 überlastet ist. In Abwesenheit eines Überlastzustands spannt die Vorspannfeder 126 das Kugelstellglied 120 gegen das Gesenk 124 vor, was dazu dient, zu verhindern, dass die Zähne 104 von der Einrückauflagestelle 132 zu der Ausrückauflagestelle 130 nach unten rutschen (sich nach unten bewegen).
-
3 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer anderen exemplarischen Klauenkupplung 300. Die Klauenkupplung 300 stellt eine erfinderische Konfiguration dar, die zwei Kupplungen 302 und 304 beinhaltet, von denen jede mit einem einzelnen Stellglied 306 gesteuert wird. Jede der Kupplungen 302 und 304 enthält Komponenten, die den zuvor mit Bezugnahme auf 2A und 2B beschriebenen ähnlich sind. Die Klauenkupplung 300 beinhaltet zwei angetriebene Elemente 308 und 310, die jeweils angetriebene Zähne 312 und 314 enthalten. Die Klauenkupplung 300 beinhaltet ein Antriebselement 316 mit zwei Sätzen von Antriebszähnen 318 und 320, die selektiv mit den angetriebenen Zähnen 312 bzw. 314 in Eingriff stehen.
-
Das Stellglied 306 der Klauenkupplung 300 beinhaltet ein Kugelstellglied 322, das koaxial auf der Stellgliedwelle 324 positioniert ist. Das Kugelstellglied 322 beinhaltet einen sich radial nach innen erstreckenden Vorsprung 326 und die Stellgliedwelle 324 enthält ein verpresstes Ende 328. Eine erste Vorspannfeder 330 ist radial zwischen dem Kugelstellglied 322 und der Stellgliedwelle 324 erfasst und axial zwischen dem verpressten Ende 328 und dem Vorsprung 326 erfasst. Eine Halterung 332 ist an der Stellgliedwelle 324 montiert und eine zweite Vorspannfeder 334 ist radial zwischen dem Kugelstellglied 322 und der Stellgliedwelle 324 erfasst und axial zwischen dem Vorsprung 326 und der Halterung 332 erfasst. Das Kugelstellglied beinhaltet eine erste Ausrückauflagestelle 336, eine zweite Ausrückauflagestelle 338 und eine Einrückauflagestelle 340.
-
Der Betrieb der Klauenkupplung 300 ist ähnlich dem, der zuvor in Bezug auf die Klauenkupplung 100 in den 2A und 2B beschrieben wurde und schließt alle zuvor beschriebenen Vorteile und Vorzüge gegenüber denen herkömmlicher Klauenkupplungen ein. Die Klauenkupplung 300 unterscheidet sich im Betrieb dadurch, dass das verpresste Ende 328 der Stellgliedwelle 324 nicht direkt mit dem Kugelstellglied 322 in Eingriff steht. Vielmehr greift das verpresste Ende 328 in die Vorspannfeder 330 ein, um das Kugelstellglied 322 nach links vorzuspannen, wenn sich die Stellgliedwelle 324 nach links bewegt (in 3), wenn die Vorspannfeder 330 den Vorsprung 326 einrückt und nach links vorspannt. Während dieses Eingriffs kann sich das Kugelstellglied 322 geringfügig über das Ende der Stellgliedwelle 324 erstrecken, um die Kompression der Vorspannfeder 330 aufzunehmen.
-
4A - 4C zeigen Querschnittsansichten eines Abschnitts einer anderen exemplarischen Klauenkupplung 400 in verschiedenen Eingriffskonfigurationen. Die Klauenkupplung 400 beinhaltet zwei unabhängig auswählbare und in Eingriff bringbare Kupplungen 402 und 404. Die Klauenkupplung 400 beinhaltet eine einzelne Stellgliedwelle 406. Ein erstes Kugelstellglied 408 und ein zweites Kugelstellglied 410 sind koaxial auf der einzelnen Stellgliedwelle 406 montiert. Die erste Kupplung 404 und das erste Kugelstellglied 408 arbeiten in einer Weise, die der oben in Bezug auf die Klauenkupplung 100 der 1 und 2 beschriebenen sehr ähnlich ist. Im Gegensatz dazu beinhaltet das zweite Kugelstellglied 410 eine einzelne Ausrückauflagestelle 412 und zwei Einrückauflagestellen: eine erste Einrückauflagestelle 414 und eine zweite Einrückauflagestelle 416. Die zweite Kupplung 402 beinhaltet ferner ein erstes Vorspannelement 418, ein zweites Vorspannelement 420, eine ersten Halterung 422 und einen zweiten Halterung 424 (siehe 4B). Das erste Vorspannelement 418 und das zweite Vorspannelement 420 sind koaxial an der Stellgliedwelle 406 montiert. Das erste Vorspannelement 418 ist auf der Welle 406 zwischen der ersten Halterung 422 und dem Kugelstellglied 410 erfasst und das zweite Vorspannelement 420 ist auf der Welle 406 zwischen der zweiten Halterung 424 und dem Kugelstellglied 410 erfasst.
-
Beide Kugelstellglieder 408 und 410 beinhalten die zuvor beschriebenen erfinderischen Merkmale einschließlich einer radial nach innen gerichteten Neigung von den Einrückauflagestellen zu den jeweiligen Ausrückauflagestellen in Kombination mit Vorspannelementen, die eine Sicherungsfunktion bereitstellen, die es jeder Kupplung ermöglicht, bei Vorhandensein eines Überlastungszustands auszurücken. Auf diese Weise wird jede Kupplung 402 und 404 ausrücken, wenn die an die jeweilige Kupplung angelegte Last einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
-
4A zeigt die Klauenkupplung 400 in einer Konfiguration, in der die erste Kupplung 404 ausgerückt ist, während die zweite Kupplung 402 eingerückt ist. Diese Konfiguration wird erreicht, wenn sich die Stellgliedwelle 406 in der am weitesten links liegenden Position relativ zu derjenigen befindet, die in den 4A - 4C dargestellt ist. In dieser Konfiguration stehen die Zähne 426 der zweiten Kupplung 402 in Kontakt mit der zweiten Einrückauflagestelle 416, sodass die Zähne 426 in die angetriebenen Zähne 428 eingreifen.
-
4B zeigt die Klauenkupplung 400 in einer Konfiguration, in der die erste Kupplung 404 eingerückt ist, während die zweite Kupplung 402 ausgerückt ist. Die Kupplung kann durch axiales Bewegen der Stellgliedwelle 406 nach rechts zwischen der in 4A dargestellten Konfiguration zu derjenigen von 4B übergehen. Das Bewegen der Welle 406 nach rechts bewirkt, dass die Halterung 424 das Vorspannelement 420 leicht zusammendrückt, was das Kugelstellglied 410 nach rechts vorspannt, sodass sich die Zähne 426 von dem Kontakt mit der Einrückauflagestelle 416 zu der Ausrückauflagestelle 412 bewegen.
-
4C veranschaulicht die Klauenkupplung 400 in einer Konfiguration, in der beide Kupplungen 402 und 404 eingerückt sind. Die Kupplung kann durch axiales Bewegen der Stellgliedwelle 406 nach rechts zwischen der in 4B dargestellten Konfiguration zu derjenigen von 4C übergehen. Das Bewegen der Welle 406 nach rechts bewirkt, dass die Halterung 424 das Vorspannelement 420 leicht zusammendrückt, was das Kugelstellglied 410 nach rechts vorspannt, sodass sich die Zähne 426 von dem Kontakt mit der Ausrückauflagestelle 412 zu der Einrückauflagestelle 414 bewegen.
-
Der Übergang zwischen der Konfiguration der 4C zu 4B und zwischen der 4B und 4A kann in ähnlicher Weise erreicht werden, indem das Stellglied 406 nach links bewegt wird.
-
Während die in den 4A - 4C veranschaulichte Klauenkupplung 400 keine Konfiguration darstellt, bei der beide Kupplungen 402 und 404 ausgerückt sind, sollte verstanden werden, dass eine solche Konfiguration durch Modifizieren der axialen Positionen der Einrück- und Ausrücklauflagestellen der Kugelstellglieder erreicht werden kann, um eine solche Konfiguration zu ermöglichen und immer noch eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu bilden. Ferner kann eine beliebige Anzahl an zusätzlichen Kupplungen und Konfigurationen in Betracht gezogen werden und exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bleiben. Wie zuvor erläutert sehen exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit vor, potentielle Schäden in einem Überlastungszustand zu minimieren oder zu verhindern und auch mehrere radial angewandte Klauenkupplungen unter Verwendung eines einzelnen Stellglieds zu steuern, was den Betrieb stark vereinfachen, Größe und Kosten reduzieren kann.
-
Diese Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Ausführungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Patentansprüchen hervor.
