DE102019002212A1

DE102019002212A1 - Lamellenkupplung

Info

Publication number: DE102019002212A1
Application number: DE102019002212.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Genesius; Marcus Teller; Wilhelm Wunder; Martin Eisele; Johannes Kern; Sascha Ott; Tobias Stürmlinger; Falk Nickel; David Pühringer; Hüseyin Gürbüz; Sven Roth; Jörgen Schulz
Original assignee: Miba Frictec GmbH; Kaco GmbH and Co KG; Muhr und Bender KG; Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Current assignee: Miba Frictec GmbH; Kaco GmbH and Co KG; Muhr und Bender KG; Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2020-10-01
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: CN111734754B; US20200309201A1; DE102019002212B4; US11274710B2; CN111734754A

Abstract

Die Lamellenkupplung dient zur Drehmomentübertragung zwischen zwei Wellen und hat eine Arretierungseinheit zur Aufrechterhaltung der auf die Kupplungslamellen bei geschlossener Kupplung wirkenden Anpresskraft. Um den Energiebedarf zum Halten der Lamellenkupplung im geschlossenen oder offenen Zustand zu verringern, weist die Arretierungseinheit mindestens ein Arretierungsteil, mindestens ein Führungsteil, mindestens ein Betätigungselement und wenigstens ein Druckelement auf. Das Führungsteil ist drehfest und unverschieblich in Bezug auf die eine Welle angeordnet. Das Arretierungsteil ist um seine Achse drehbar und axial verschiebbar. Das Arretierungsteil und das Führungsteil weisen miteinander zusammenwirkende Steuerflächen auf, die schräg in Bezug auf die Drehrichtung des Arretierungsteiles liegen und zur Verstellung des Arretierungsteiles in zwei Anschlagpositionen dienen. Das Arretierungsteil hält in der einen Anschlagposition die Anpresskraft auf die Kupplungslamellen aufrecht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Mit Lamellenkupplungen werden Drehmomente zwischen Wellen übertragen. Hierzu ist es notwendig, die Lamellen der Lamellenkupplung in axialer Richtung zusammenzudrücken. Hierfür werden üblicherweise Hydraulikkolben eingesetzt, die unter Druck gehalten werden, wenn die Kupplung geschlossen bzw. die Lamellen gegeneinander gedrückt werden. Beim Öffnen der Lamellenkupplung werden die Hydraulikkolben in der Regel durch Federelemente in ihre Ausgangsposition zurückgeschoben. Die Lamellenkupplungen sind üblicherweise so ausgelegt, dass sie im Falle eines hydraulischen oder elektrischen Ausfalls des Getriebes fehlersicher geöffnet oder geschlossen werden können, um die Antriebs- und die Abtriebsseite voneinander zu trennen. Da bei solchen Lamellenkupplungen der Aktuierungsdruck dauerhaft aufrechterhalten werden muss, entsteht neben der Betätigungsenergie ein Energiebedarf durch das Halten des Hydraulikkolbens im geschlossenen oder offenen Zustand. Die Zuführungen sowie die Druckräume, in denen sich die Hydraulikkolben befinden, sind dauerhaft mit Druck beaufschlagt, was sich nachteilig auf die Dichtungen auswirkt. Auch müssen Leckagen des Hydraulikmediums ausgeglichen werden.
Auch ist es bekannt, Arretierungseinheiten vorzusehen, um die geschlossene Lamellenkupplung zu arretieren. Auch bei solchen bekannten Lamellenkupplungen muss der Aktuierungsdruck im Arretierungszustand, wenn auch in reduziertem Ausmaß, aufrechterhalten werden, um das jeweilige Verriegelungselement, wie eine Kugel oder ein Ring, zu arretieren und somit die Lamellenkupplung wahlweise im offenen oder geschlossenen Betriebszustand zu halten. Neben der Betätigungsenergie ist auch hier ein Energiebedarf erforderlich, um die Kupplung im geschlossenen oder offenen Zustand zu halten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Lamellenkupplung so auszubilden, dass der Energiebedarf zum Halten der Lamellenkupplung im geschlossenen oder offenen Zustand verringert werden kann.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Lamellenkupplung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Arretierungseinheit ist so ausgebildet, dass sie die Haltefunktion im geschlossenen oder offenen Zustand der Lamellenkupplung vollständig übernimmt. Für die Aufrechterhaltung der auf die Lamellen wirkenden Anpresskraft wird keine Betätigungsenergie benötigt. Dadurch ergibt sich ein hoher Wirkungsgrad des Kupplungs/Bremssystems. Das Arretierungsteil kann in zwei unterschiedliche Anschlagpositionen verstellt werden. In der einen Anschlagposition hält das Arretierungsteil die Anpresskraft auf die Lamellen der Lamellenkupplung aufrecht, während es in der anderen Anschlagposition so weit zurückgestellt ist, dass es nicht mehr auf die Lamellen wirkt, so dass die Kupplung geöffnet werden kann. Um das Arretierungsteil in die unterschiedlichen Anschlagpositionen zu verstellen, wird das Arretierungsteil mittels des Betätigungselementes entsprechend axial verschoben. Da die Steuerflächen schräg in Bezug auf die Drehrichtung des Arretierungsteiles liegen, wird das Arretierungsteil bei Axialbelastung um seine Achse so gedreht, dass es in die jeweilige Anschlagposition gelangen kann.
Das Arretierungsteil bildet einen mechanischen Anschlag, durch den der auf die Lamellen erforderliche Anpressdruck einfach und zuverlässig aufrechterhalten werden kann.
Die erfindungsgemäße Lamellenkupplung ist besonders vorteilhaft bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen in der Elektromobilität einsetzbar, bei denen Drehzahlen zwischen etwa 10 000 U/min und etwa 50 000 U/min auftreten können.
Bei einer einfachen Ausführungsform umgibt das Arretierungsteil die eine Welle und ist auf ihr axial verschiebbar und drehbar gelagert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Arretierungsteil mit wenigstens einer axial sich erstreckenden Nocke versehen, die in axial verlaufende Nuten des Führungsteils eingreift. Dadurch sind das Arretierungsteil und das Führungsteil einwandfrei gegeneinander ausgerichtet. Die Nocke und die Nuten sorgen dafür, dass das Arretierungsteil zum Verstellen in die beiden Anschlagpositionen zuverlässig axial verschoben werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Nuten des Führungsteiles durch Rippen begrenzt, die von der Außenseite des Führungsteiles abstehen.
Eine kompakte Ausbildung der Arretierungseinheit ergibt sich, wenn das Führungsteil die eine Welle umgibt. Auf ihr kann das Führungsteil in einfacher Weise drehfest und axial unverschieblich befestigt werden.
Die Nuten des Führungsteiles sind vorteilhaft an beiden axialen Enden offen. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass die Nocke des Arretierungsteiles an einem Ende und das Betätigungselement am anderen Ende in die Nuten des Führungsteiles eingesetzt werden können.
In den Nuten des Führungsteiles können sich Anschläge befinden, an denen die Nocke des Arretierungsteiles in der jeweiligen Anschlagposition zur Anlage kommt.
Eine einfache Ausführungsform ergibt sich, wenn die Anschläge in den Nuten des Führungsteiles unterschiedlich tief vorgesehen sind. Dadurch ergeben sich die unterschiedlichen Anschlagpositionen des Arretierungsteiles. Liegen die Anschläge tief in den Nuten, kann die Nocke entsprechend weit in diese Nuten geschoben werden, so dass das Arretierungsteil nur wenig axial über das Führungsteil vorsteht.
Sind die Anschläge in den Nuten des Führungsteiles weniger tief angebracht, kann die Nocke des Arretierungsteiles nicht weit in diese Nuten eingreifen, so dass das Arretierungsteil entsprechend weit über das Führungsteil vorsteht.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist das Arretierungsteil mit weiteren Nocken versehen, die in Vertiefungen der einen Welle eingreifen.
Damit das Arretierungsteil in die unterschiedlichen Axialpositionen gelangen und dort gehalten werden kann, sind die wellenseitigen Vertiefungen in Axialrichtung der einen Welle unterschiedlich tief.
Eine einfache Verstellung des Arretierungsteiles ergibt sich, wenn das Betätigungselement axial verschiebbar gegenüber der einen Welle gelagert ist und Finger aufweist, die in die Nuten des Führungsteiles eingeschoben werden können. Mit den Fingern kann die Nocke des Arretierungsteiles aus den Nuten des Führungsteiles herausgeschoben werden, wenn das Arretierungsteil in die neue Anschlagposition verstellt werden soll.
Die Stirnseiten der Finger des Betätigungselementes und die Stirnseite der Nocke des Arretierungsteiles sind vorteilhaft schräg verlaufend ausgebildet. Wenn die Finger des Betätigungselementes die Nocke des Arretierungsteiles aus den Nuten des Führungsteiles herausschieben, liegen die schrägen Stirnseiten der Nocke und der Finger flächig aneinander, so dass die Nocke zuverlässig in den Nuten verschoben werden kann.
Bevorzugt sind die Stirnseiten der Rippen des Führungsteiles und der Nocke des Arretierungsteiles schräg in Bezug auf die Drehrichtung des Arretierungsteiles vorgesehen. Diese schrägen Stirnseiten bilden die Steuerflächen, mit denen die Drehrichtung des Arretierungsteiles bei der Axialbelastung ausgelöst wird.
Um das Arretierungsteil in die jeweilige Anschlagposition zu verstellen, wird die Nocke des Arretierungsteiles durch die Finger des Betätigungselementes aus den Nuten des Führungsteiles herausgeschoben. Die Finger des Betätigungselementes werden hierbei so weit verschoben, dass ihre Stirnseiten etwa mit den Stirnseiten der Rippen des Führungsteiles fluchtend liegen. Da auch die Stirnseite der Nocke des Arretierungsteiles entsprechend schräg verläuft und das Arretierungsteil in Richtung auf das Führungsteil axial belastet wird, wird infolge der schräg liegenden Stirnseiten das Arretierungsteil um seine Achse gedreht, damit anschließend die Nocke des Arretierungsteiles in die entsprechende Nut des Führungsteiles bzw. die wellenseitige Vertiefung eingreifen kann.
Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind, als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen

1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Lamellenkupplung mit einer integrierten Arretierungseinheit,
2 in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lamellenkupplung mit einer integrierten Arretierungseinheit,
2a bis 2e unterschiedliche Stellungen der Lamellenkupplung und der Arretierungseinheit beim Kupplungs- und Arretierungsvorgang,
3 in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lamellenkupplung mit integrierter Arretierungseinheit,
3a bis 3f unterschiedliche Kupplungszustände der Lamellenkupplung gemäß 3,
4 in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lamellenkupplung mit integrierter Arretierungseinheit,
4a bis 4d unterschiedliche Kupplungsstellungen der Lamellenkupplung gemäß 4,
5 in schematischer Darstellung Komponenten der erfindungsgemä-ßen Arretierungseinheit,
6 einen Axialschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lamellenkupplung mit integrierter Arretierungseinheit,
7 in perspektivischer Darstellung ein Arretierungsteil der Lamellenkupplung gemäß 6,
8 eine Stirnansicht des Arretierungsteiles gemäß 6,
9 einen Schnitt längs der Linie A-A in 8,
10 in perspektivischer Rückansicht das Arretierungsteil gemäß 6,
11 in Seitenansicht und teilweise im Schnitt das Arretierungsteil gemäß 7 in Einbaulage,
12 in perspektivischer Darstellung das Arretierungsteil gemäß 7 in Einbaulage,
13 in perspektivischer Darstellung ein Führungsteil der Lamellenkupplung gemäß 6,
14 in einer anderen perspektivischen Darstellung das Führungsteil gemäß 13,
15 in Stirnansicht das Führungsteil gemäß 13,
16 einen Schnitt längs der Linie A-A in 15,
17 ein Betätigungselement und ein Kolbenelement der Lamellenkupplung gemäß 6 in perspektivischer und teilweise geschnittener Darstellung,
18 in perspektivischer Darstellung das Betätigungselement gemäß 17,
19 einen Schnitt durch das Betätigungselement gemäß 18,
20 in perspektivischer Darstellung das Kolbenelement gemäß 17,
21 einen Schnitt durch das Kolbenelement gemäß 20,
22 in perspektivischer und teilweise geschnittener Darstellung die Arretierungseinheit bei geöffneter Lamellenkupplung,
22a in einer anderen perspektivischen und teilweise geschnittenen Darstellung die Arretierungseinheit bei geöffneter Lamellenkupplung,
23 im Axialteilschnitt die Arretierungseinheit bei geöffneter Lamellenkupplung,
24 in perspektivischer Darstellung das an der einen Welle vorgesehene Betätigungselement der Arretierungseinheit,
25 in einer Darstellung entsprechend 23 die Arretierungseinheit bei geschlossener Lamellenkupplung,
26 in perspektivischer und teilweise geschnittener Darstellung die Arretierungseinheit bei geschlossener Lamellenkupplung,
26a in einer anderen perspektivischen und teilweise geschnittenen Darstellung die Arretierungseinheit bei geschlossener Lamellenkupplung.

Die nachfolgend beschriebenen Lamellenkupplungen zeichnen sich dadurch aus, dass eine Arretierungseinheit die Haltefunktion im geschlossenen oder offenen Zustand der Lamellenkupplung übernimmt. Für die Aufrechterhaltung der Anpresskraft wird keine Energie benötigt. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad des Kupplungs/Bremssystems.
6 zeigt im Axialschnitt eine erste Ausführungsform einer Lamellenkupplung mit einer Arretierungseinheit. Über die Lamellenkupplung können zwei Wellen 1, 2 derart miteinander gekoppelt werden, dass das Drehmoment von der Welle 1 auf die Welle 2 übertragen werden kann. Die Welle 1 ist mit Innenlamellen 3 versehen, die drehfest mit der Welle 1 verbunden sind. Die Innenlamellen 3 sind mit (nicht dargestellten) Reibbelägen versehen. Zwischen den Innenlamellen 3 befinden sich Außenlamellen 4, die drehfest mit einem Kupplungskorb 5 verbunden sind. Die Innenlamellen 3 und die Außenlamellen 4 bilden ein Lamellenpaket 6.
Um die Lamellen 3, 4 gegeneinander zu drücken, ist wenigstens eine Kupplungsfeder 7 vorgesehen. Vorteilhaft sind mehrere Kupplungsfedern 7 vorgesehen, die beispielsweise Tellerfedern sein können.
Der Kupplungskorb 5 mit den Außenlamellen 4 ist drehfest mit der Welle 2 verbunden.
Die Welle 2 hat eine Wellenhülse 8, an deren Innenwand der Kupplungskorb 5 vorgesehen ist.
Die beiden Wellen 1, 2 sind in einem Gehäuse 9 untergebracht, in dem die Wellen 1, 2 mittels Wälzlagern 10, 11 drehbar gelagert sind.
Am Austritt aus dem Gehäuse 9 sind die Wellen 1, 2 durch jeweils eine Wellendichtung 12, 13 abgedichtet.
Im Gehäuse 9 ist eine Arretierungseinheit 14 untergebracht, die ein axial auf der Welle 2 verschiebbares Arretierungsteil 15 (7 bis 10), ein drehfest und axial unverschieblich auf der Welle 2 sitzendes Führungsteil 16 (13 bis 16) sowie eine axial verschiebbar auf der Welle 2 angeordnete Schiebemuffe 17 als Betätigungselement aufweist.
Die Arretierungseinheit 14 ist dadurch gekennzeichnet, dass ihre Aktuierung in axialer Richtung durch die Schiebemuffe 17 erfolgt, um das Arretierungsteil 15 relativ zum Führungsteil 16 zu verschieben.
Das Arretierungsteil 15 (7 bis 10) hat einen ringförmigen Grundkörper 18, der relativ zur Welle 2 axial verschiebbar und drehbar ist. An seiner einen Stirnseite hat der Grundkörper 18 axial vorstehende Nocken 19, 20. Die Nocken 19 können in Umfangsrichtung des Grundkörpers 18 breiter sein als die Nocken 20.
Die Nocken 19 liegen auf einem größeren Durchmesser als die Nocken 20, die zudem in Umfangsrichtung kleineren Abstand voneinander haben als die äußeren Nocken 19.
Die Nocken 19 haben dachförmig gestaltete Stirnflächen 21, 22, die in Umfangsrichtung des Grundkörpers 18 entgegengesetzt schräg zueinander verlaufen.
Die inneren Nocken 20 haben hingegen abgeschrägte Stirnflächen 23, die jeweils in die gleiche Umfangsrichtung geneigt vorgesehen sind.
Zwischen den inneren Nocken 20 sind rechteckige Vertiefungen 24 gebildet, deren Boden 25 axialen Abstand von der Stirnseite 26 des Grundkörpers 18 hat.
Das Arretierungsteil 15 dient dazu, bei entsprechender axialer Stellung den Anpressdruck auf die Lamellen 3, 4 aufrechtzuerhalten.
Hierbei wirkt das Arretierungsteil 15 über seine Nocken 19 mit der Welle 2 zusammen, auf der dreh- und verschiebefest das Arretierungsteil 15 sitzt.
Das Führungsteil 16 (13 bis 16) hat eine Hülse 27, mit der das Führungsteil 16 auf der Welle 2 befestigt ist. An seiner vom Arretierungsteil 15 abgewandten Stirnseite ist das Führungsteil 16 mit Rippen 28 versehen, die über den Umfang der Hülse 27 verteilt angeordnet sind und radial über den Hülsenmantel vorstehen. Die Rippen 28 erstrecken sich von der einen Stirnseite 29 des Führungsteiles 16 aus axial über einen Teil der axialen Länge der Hülse 27.
Die Rippen 28 haben jeweils eine geneigte Stirnseite 30, deren Neigung gleich ist wie die Neigung der Stirnflächen 23 der Nocken 20 des Arretierungsteiles 15.
Zwischen benachbarten Rippen 28 werden axial verlaufende Nuten 31 gebildet, deren Breite der Breite der Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 entspricht. Die Nuten 31 des Führungsteiles 16 sind zur Stirnseite 29 des Führungsteiles 16 offen.
Die Schiebemuffe 17 (17 bis 19) ist auf der Welle 2 axial verschiebbar. Die Schiebemuffe 17 weist Finger 32 auf, die an der Innenseite der Schiebemuffe 17 vorgesehen sind und sich axial erstrecken. Die Finger 32 stehen von einem endseitigen Ring 51 ab, der vorteilhaft einstückig mit den Fingern 32 ausgebildet ist.
Die Schiebemuffe 17 ist mit einem Kolbenelement 52 verbunden, mit dem die Kupplungsfeder 7 zum Schließen der Lamellenkupplung in noch zu beschreibender Weise betätigt werden kann. Das Kolbenelement 52 (20 und 21) hat einen endseitigen Ring 36, der innerhalb der Wellenhülse 8 angeordnet ist und von dem axial Finger 53 abstehen, die längs des Ringes 36 mit Abstand voneinander angeordnet sind. Mit den Fingern 53 sind die beiden endseitigen Ringe 36, 51 miteinander verbunden.
Von den radialen Innenseiten der Finger 53 stehen radial nach innen Zungen 35 vor (17, 20 und 21).
Die Finger 53 des Kolbenelementes 52 ragen durch eine Querwand 33 ( 6), welche die Wellenhülse 8 mit einem Wellenabschnitt 34 verbindet.
Die Schiebemuffe 17 und das Kolbenelement 52 bilden eine Funktionseinheit, mit der sowohl die Kupplungsfeder 7 unter Druck gesetzt als auch das Arretierungsteil 15 zwischen den unterschiedlichen Axialpositionen verstellt werden kann.
An den Zungen 35 des Kolbenelementes 52 stützt sich wenigstens eine Druckfeder 37 ab (6, 22 und 23). Im Ausführungsbeispiel sind mehrere aneinander liegende Druckfedern 37 in Form von Tellerfedern vorgesehen. Die Druckfeder 37 stützt sich mit ihrem anderen Ende an einem Boden 38 einer stirnseitigen ringförmigen Vertiefung 54 des Grundkörpers 18 des Arretierungsteils 15 (9 und 10) ab, der auf der Hülse 27 des Führungsteiles 16 sitzt und an ihr axial abgestützt ist. Die Druckfeder 37 sorgt somit dafür, dass das Arretierungsteil 15 axial gegen das Führungsteil 16 belastet wird.
Die 22 bis 24 zeigen die Arretierungseinheit 14 in einer Stellung, in der die Lamellen 3, 4 nicht gegeneinandergedrückt sind, so dass eine Drehmomentübertragung von der Welle 1 auf die Welle 2 nicht erfolgt. Das Arretierungsteil 15 ist hierbei so axial verschoben und nimmt eine solche Lage ein, dass die Nocken 20 in die Nuten 31 des Führungsteiles 16 und die Nocken 19 in an der Außenseite des Wellenabschnittes 34 vorgesehene Vertiefungen 55 (12) eingreifen. Die Schiebemuffe 17 ist axial so weit auf der Welle 2 zurückgeschoben, dass ihre Finger 32 außerhalb der Nuten 31 des Führungsteiles 16 liegen (23).
Die Vertiefungen 55 sind in ihrer Umrissform an die Nocken 19 des Arretierungsteiles 15 angepasst. Die Vertiefungen 55 bilden somit Axialanschläge für das Arretierungsteil 15, wenn dessen Nocken 19 in die Vertiefungen 55 eingreifen. Diese Eingriffslage der Nocken 19 des Arretierungsteiles 15 ist in 24 zu erkennen.
Da sowohl die Nocken 19 als auch die Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 in die Vertiefungen 55 des Wellenabschnittes 34 und in die Nuten 31 des Führungsteiles 16 eingreifen, hat das Arretierungsteil 15 in dieser Axialposition seinen geringsten Abstand vom Führungsteil 16.
Da die Schiebemuffe 17 zurückgeschoben ist, ist die Kupplungsfeder 7, die sich am Kolbenelement 52 axial abstützt, so weit entlastet, dass ihre Kraft nicht ausreicht, die Lamellen 3, 4 so gegeneinander zu drücken, dass eine Drehmomentübertragung von der Welle 1 auf die Welle 2 möglich ist. Die Druckfedern 37 sorgen dafür, dass das Arretierungsteil 15 in Eingriff mit dem Führungsteil 16 und dem Wellenabschnitt 34 bleibt.
Um ein Drehmoment von der Welle 1 auf die Welle 2 zu übertragen, müssen die Lamellen 3, 4 so axial fest gegeneinandergedrückt werden, dass über diese Lamellenkupplung eine Drehmomentübertragung von der Welle 1 auf die Welle 2 möglich ist.
Zu diesem Zweck wird die Schiebemuffe 17 durch einen Antrieb 39 axial verschoben. Im Ausführungsbeispiel ist der Antrieb 39 ein Hydraulikantrieb mit einem Ringkolben 40 (6), der abgedichtet in einem Druckraum 41 innerhalb des Gehäuses 9 verschiebbar ist. In den Druckraum 41 mündet eine Druckleitung 42, über die ein Druckmedium in den Druckraum 41 eingebracht werden kann. Durch Druckbeaufschlagung des Ringkolbens 40 wird die Schiebemuffe 17 gegen die Kraft der Kupplungsfeder 7 verschoben. Wie 6 zeigt, greift der Ringkolben 40 am Ring 51 der Schiebemuffe 17 an.
Beim Verschieben der Schiebemuffe 17 gelangen die Finger 32 zur Anlage an den Nocken 19 des Arretierungsteiles 15 und schieben die Nocken 19 aus den Vertiefungen 55 des Wellenabschnittes 34 heraus. Gleichzeitig werden auch die Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 aus den Nuten 31 des Führungsteiles 16 herausgeschoben. Die schrägen Stirnflächen 23 der Nocken 20 gelangen hierbei in eine Lage, bei der sie im Wesentlichen eine Fortsetzung der gleich schräg liegenden Stirnseiten 30 der Rippen 28 des Führungsteiles 16 bilden. Da die Nocken 19 die entgegengesetzt schräg zueinander liegenden Stirnflächen 21, 22 haben, führt das Zusammenspiel dieser Schrägflächen bei der Belastung des Arretierungsteiles 15 durch die Druckfeder 37 dazu, dass das Arretierungsteil 15 um seine Achse gedreht wird. Hierbei gelangen die Nocken 19 in den Bereich von flachen Vertiefungen 56 (12, 26 und 26a), die zwischen benachbarten Vertiefungen 55 am Wellenabschnitt 34 vorgesehen sind. Aufgrund der entgegengesetzt schräg zueinander liegenden Stirnflächen 21, 22 gelangen die Nocken 19 unter der Kraft der Druckfeder 37 in diese flachen Vertiefungen 56, die an die Form der Stirnflächen 21, 22, der Nocken 19 angepasst sind. Auf diese Weise gelangt das Arretierungsteil 15 in die zweite Axialposition, in der das Arretierungsteil 15 in Richtung auf das Lamellenpaket 6 relativ zum Führungsteil 16 axial versetzt ist.
Die Nocken 19 gelangen in die Vertiefungen 56 dann, wenn die Schiebemuffe 17 und das Kolbenelement 52 druckentlastet werden. Die Kupplungsfedern 7 können die Schiebemuffe 17 und das Kolbenelement 52 axial nur so weit zurückschieben, bis die Druckfeder 37 auf Block belastet ist und somit die Schiebemuffer 17 und das Kolbenelement 52 in Arbeitslage so hält, dass die Lamellen 3, 4 unter dem für die Drehmomentübertragung notwendigen Druck gehalten werden.
Der Antrieb 39 ist abgeschaltet, so dass keine Energie erforderlich ist, um den Anpressdruck auf die Lamellen 3, 4 aufrechtzuerhalten.
Die Druckfeder 37 ist so ausgelegt, dass ihre Steifigkeit kleiner ist als die Steifigkeit der Kupplungsfeder 7. Dadurch ist sichergestellt, dass die Schiebemuffe 17 die Kupplungsfeder 7 ausreichend stark belastet, um die Lamellen 3, 4 für die Drehmomentübertragung fest gegeneinander zu drücken.
Anstelle des beschriebenen Antriebes 39 kann selbstverständlich auch eine andere Antriebseinrichtung eingesetzt werden, mit welcher die Schiebemuffe 17 mit dem Kolbenelement 52 in der beschriebenen Weise axial gegenüber dem Führungsteil 16 verschoben werden kann, um das Arretierungsteil 15 zu betätigen.
Soll die Lamellenkupplung wieder geöffnet werden, wird die Schiebemuffe 17 mittels des Antriebes 39 wiederum so verschoben, dass die Finger 32 die Nocken 19 aus den Vertiefungen 56 herausschieben. Dann wird infolge der miteinander zusammenwirkenden schrägen Stirnflächen 21 bis 23, 30 der Nocken 19, 20 des Arretierungsteils 15, der Rippen 28 des Führungsteiles 16 und der Vertiefungen 55, 56 erreicht, dass das Arretierungsteil 15 so weit um seine Achse gedreht wird, dass die Nocken 19 in die Vertiefungen 55 des Wellenabschnittes 34 gelangen (11), wobei die Druckfeder 37 das Zurückschieben der Finger 32 und damit auch der Schiebemuffe 17 bewirkt. Der Druckraum 41 wird hierbei entlastet, so dass der Ringkolben 40 durch die Schiebemuffe 17 zurückgeschoben werden kann.
Das Arretierungsteil 15 kann in der beschriebenen Weise in zwei unterschiedliche Axialpositionen verstellt werden, wobei zur Festlegung der Axialpositionen das Führungsteil 16 sowie der Wellenabschnitt 34 eingesetzt werden. In der einen Axialposition, bei der die Lamellenkupplung geöffnet ist, greifen die Nocken 19, 20 des Arretierungsteiles 15 in die Nuten 31 des Führungsteiles 16 und in die Vertiefungen 55 des Wellenabschnittes 34 ein. Die andere Axialposition, die bei geschlossener Lamellenkupplung eingenommen wird, wird dadurch bestimmt, dass die Nocken 19 des Arretierungsteiles 15 in die Vertiefungen 56 des Wellenabschnittes 34 eingreifen. Diese Vertiefungen 56 sind wesentlich flacher als die Vertiefungen 55. Das Arretierungsteil 15 hält in dieser zweiten Axialposition den auf die Lamellen 3, 4 wirkenden Druck für die Drehmomentübertragung rein mechanisch aufrecht. Der Antrieb 39 kann abgeschaltet werden, so dass eine Druckmediumzufuhr bei geschlossener Lamellenkupplung zur Aufrechterhaltung der Anpresskraft nicht mehr erforderlich ist.
Die 1 bis 5 zeigen in schematischer Darstellung weitere Ausführungsformen von Lamellenkupplungen. Bei ihnen hat das Arretierungsteil 15 nur die Nocken 20, die in beiden Axialpositionen mit dem Führungsteil 16 zusammenwirken und an ihm abgestützt sind.
Bei der Ausführungsform gemäß 1 ist lediglich die Kupplungsfeder 7 vorgesehen, mit der die Lamellen 3, 4 gegeneinandergedrückt werden können und die gleichzeitig das Arretierungsteil 15 in Richtung auf seine Anschlagposition belasten. Die Kupplungsfeder 7 ist in der arretierten Position des Arretierungsteiles 15, bei welcher die Lamellenkupplung geschlossen ist, so stark vorgespannt, dass die Lamellen 3, 4 mit ausreichender Kraft aneinanderliegen und das Drehmoment von der Welle 1 auf die Welle 2 übertragen können.
Anhand der 2a bis 2e wird der Arretierungsverlauf bei einer Ausführungsform beschrieben, bei der entsprechend der Ausführungsform gemäß den 6 bis 26 zwei Federn vorgesehen sind. Darüberhinaus erfolgt die Arretierung in entsprechender Weise auch bei der Ausführungsform gemäß 1.
2a zeigt die Arretierungseinheit 14 in einer Stellung, in der die Lamellenkupplung geöffnet ist. Die Lamellen 3, 4 liegen mit Abstand voneinander, so dass kein Drehmoment von der Welle 1 auf die Welle 2 übertragen werden kann.
Wie 2a zeigt, greifen die Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 in der beschriebenen Weise in die Nuten 31 zwischen den Rippen 28 des Führungsteiles 16 ein. Die Axiallage des Arretierungsteiles 15 bezüglich des Führungsteiles 16 kann durch entsprechende Anschläge 49 festgelegt werden, die sich in der jeweiligen Nut 31 befinden. Die Schiebemuffe 17 ist so weit zurückgezogen, dass ihre Finger 32 Abstand von den Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 haben.
Der Druckraum 41 des Antriebes 39 ist drucklos, so dass der Ringkolben 40 unter der Kraft der Kupplungsfeder 7 über die Schiebemuffe 17 in seine Ausgangslage verschoben ist.
Um die Kupplung zu synchronisieren (2b), wird mittels des Antriebes 39 die Schiebemuffe 17 gegenüber dem Führungsteil 16 axial verschoben. Dadurch wird die Kupplungsfeder 7 so belastet, dass die Lamellen 3, 4 der Lamellenkupplung aneinander liegen. Die Finger 32 der Schiebemuffe 17 greifen in die Nuten 31 des Führungsteiles 16 ein und schieben die Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 aus den Nuten 31. Da die Stirnseiten 32a der Finger 32 dachförmig gestaltet sind, gelangt die eine Stirnseitenfläche 32a' mit der schrägen Stirnseite 23 der Nocken 20 in flächige Anlage. Da die Breite der Finger 32 der Breite der Nuten 31 entspricht, lässt sich die Schiebemuffe einwandfrei axial längs des Führungsteiles 16 verschieben.
Wie aus 2c hervorgeht, wird die Schiebemuffe 17 so weit mittels des Antriebes 39 verschoben, dass die Finger 32 der Schiebemuffe 17 die Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 vollständig aus den Nuten 31 des Führungsteiles 16 herausgeschoben haben. Die eine Stirnflächenseite 32a' der Finger 32 bildet in der Endstellung der Schiebemuffe 17 etwa eine Fortsetzung der schrägen Stirnseite 30 der Rippen 28 des Führungsteils 16.
In der Stellung gemäß 2c steht die Schiebemuffe 17 unter dem maximalen Betätigungsdruck des Antriebes 39. Aufgrund der Schrägflächen 23, 30, 32a', die jeweils die gleiche Neigung haben, wird das Arretierungsteil 15 unter der Kraft der Druckfeder 37 geringfügig um seine Achse so gedreht, dass beim Zurückfahren der Schiebemuffe 17 die Nocken 20 in eine benachbarte Nut 31 des Führungsteiles 16 gelangen.
2d zeigt die Situation, in der das Arretierungsteil 15 so weit um seine Achse gedreht worden ist, dass die Nocken 20 in Höhe der in Umfangsrichtung benachbarten Nut 31 des Führungsteiles 16 gelangen. Da die Schiebemuffe 17 mit ihren Fingern 32 noch in den Nuten 31 liegt und aus ihnen vorsteht, kann das Arretierungsteil 15 nur so weit um seine Achse gedreht werden, bis die Nocken 20 an dem benachbarten Finger 32 der Schiebemuffe 17 anliegen.
Wenn anschließend der Druckraum 41 entlastet wird, wird die Schiebemuffe 17 durch die Kraft der Kupplungsfeder 7 so weit zurückgeschoben, dass ihre Finger 32 in den Nuten 31 des Führungsteiles 16 zurückgeschoben werden. Dann können die Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 unter der Kraft der Druckfeder 37 in die entsprechende Nut 31 des Führungsteiles 16 gelangen. Diese Nut ist axial wesentlich kürzer als die hierzu benachbarte Nut 31, in die die Nocken 20 zuvor eingegriffen haben. Die kürzere Tiefe der Nut 31 wird durch einen entsprechend angeordneten Anschlag 46 in der Nut erreicht, an dem die Nocken 20 zur Anlage kommen (2e). Der Anschlag 46 in der Nut 31 hat vorteilhaft eine schräg liegende Anschlagfläche, an der der Nocken 20 mit seiner schrägen Stirnseite 30 anliegt. Auch der Anschlag 49 hat vorteilhaft eine entsprechende schräge Anschlagfläche. Auf die beschriebene Weise sind längs des Umfanges des Führungsteiles 16 abwechselnd tiefere und weniger tiefe Nuten 31 vorgesehen.
Das Arretierungsteil 15 bleibt in seiner in Richtung auf die Lamellenkupplung vorgeschobenen Stellung, in der es die Schiebemuffe 17 in seiner ebenfalls verschobenen Lage arretiert. In dieser Lage der Schiebemuffe 17 wird die Kupplungsfeder 7 in ausreichendem Maße belastet, um die Lamellenkupplung 3, 4 geschlossen zu halten. Die Druckfeder 37 ist auf Block belastet.
Auf die beschriebene Weise kann die Lamellenkupplung auch wieder geöffnet werden. In diesem Falle wird die Schiebemuffe 17 mittels des Antriebes 39 erneut so verschoben, dass die Finger 32 die Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 aus den Nuten 31 des Führungsteiles 16 herausschieben. Über die miteinander zusammenwirkenden schrägen Stirnseiten 23, 30, 32a' wird das Arretierungsteil 15 wieder um seine Achse so gedreht, dass seine Nocken 20 in die jeweils benachbarten tieferen Nuten 31 des Führungsteiles 16 gelangen. Da diese Nuten länger sind, wird das Arretierungsteil 15 unter der Kraft der Druckfeder 37 wieder in die Lage gemäß 2a zurückgeschoben. Wenn der Antrieb 39 abgeschaltet wird, wird die Schiebemuffe 17 durch die Kupplungsfeder 7 in die Ausgangslage gemäß 2 zurückgeschoben. Da die Kupplungsfeder 7 hierbei entlastet wird, werden die Lamellen 3, 4 durch die Kupplungsfeder 7 nicht mehr in ausreichendem Maße gegeneinandergedrückt, so dass eine Drehmomentübertragung von der Welle 1 auf die Welle 2 nicht mehr stattfindet.
Zwischen den Lamellen 3, 4 befinden sich Spreizfedern 50, welche die Lamellen 3, 4 bei Druckentlastung auseinanderdrücken.
3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Kupplungsfeder 7 vorgespannt ist. Dadurch wird die Schiebemuffe 17 gegen einen Anschlag 43 gedrückt, der an einem die Kupplungsfeder 7 aufnehmenden Gehäuseteil 44 vorgesehen ist. Solange der Antrieb 39 für die Schiebemuffe 17 nicht aktiv ist, drückt die Kupplungsfeder 7 die Schiebemuffe 17 mit einem entsprechenden Gegenanschlag 45 gegen den Anschlag 43.
Die Kupplungsfeder 7 ist so ausgelegt, dass sie bei nicht aktivem Antrieb 39 die Lamellen 3, 4 nicht gegeneinanderdrücken kann.
Die Druckfeder 37 zwischen dem Arretierungsteil 15 und der Schiebemuffe 17 ist ebenfalls vorgespannt.
3a zeigt die Situation, wenn die Lamellenkupplung geöffnet ist und kein Betätigungsdruck vorhanden ist. Der Druckraum 41 des Antriebes 39 ist drucklos, wobei die Schiebemuffe 17 mit ihrem Gegenanschlag 45 unter der Kraft der vorgespannten Kupplungsfeder 7 am Anschlag 43 des Gehäuseteiles 44 anliegt. Die Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 greifen in die tieferen Nuten 31 des Führungsteiles 16 ein. Die Schiebemuffe 17 ist so weit axial zurückgeschoben, dass ihre Finger 32 Abstand von den in die Nuten 31 ragenden Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 haben.
Um die Lamellenkupplung zu schließen, wird zunächst das Luftspiel zwischen den Fingern 32 der Schiebemuffe 17 und den Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 geschlossen (3b). Hierfür wird der Ringkolben 40 des Antriebes 39 unter Druck gesetzt, so dass die Schiebemuffe 17 entsprechend verschoben wird. Der Gegenanschlag 45 der Schiebemuffe 17 kommt vom Anschlag 43 des Gehäuseteiles 44 frei.
Sobald das Luftspiel geschlossen ist, liegen die Finger 32 der Schiebemuffe 17 mit ihren Stirnseitenabschnitten 32a' an der schrägen Stirnseite 23 der Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 flächig an.
Da die Schiebemuffe 17 hierbei axial verschoben wird, drückt die Kupplungsfeder 7 die Lamellen 3, 4 gegeneinander.
Durch weitere Druckerhöhung erfolgt die Synchronisierung der Kupplung, indem die Schiebemuffe 17 weiter axial in Richtung auf das Arretierungsteil 15 verschoben wird (3c).
3d zeigt die Situation, dass die Lamellenkupplung synchronisiert ist und auf die Schiebemuffe 17 der maximale Betätigungsdruck wirkt. Der Druckraum 41 ist unter Maximaldruck gesetzt, wodurch der Ringkolben 40 die Schiebemuffe 17 gegen die Kraft der Kupplungsfeder 7 maximal verschiebt.
Die Finger 32 der Schiebemuffe 17 drücken die Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 aus den Nuten 31 des Führungsteiles 16 heraus, indem die Finger 32 der Schiebemuffe 17 geringfügig über die Rippen 28 des Führungsteiles 16 vorstehen. Das Arretierungsteil 15 wird hierbei gegen die Kraft der Druckfeder 37 verschoben, welche das Arretierungsteil 15 somit in Richtung auf seine Ausgangslage axial belastet. Bei dem maximalen Betätigungsdruck liegt die schräge Stirnfläche 23 der Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 geringfügig vor den schrägen Stirnseiten 30 der Rippen 28 des Führungsteiles 16.
Da die Nocken 20 mit ihren schrägen Stirnflächen 23 an den entsprechend schrägen Stirnseitenabschnitten 32a' der Finger 32 der Schiebemuffe 17 anliegen und das Arretierungsteil 15 durch die Druckfeder 37 axial in Richtung auf die Schiebemuffe 17 belastet ist, wird das Arretierungsteil 15 durch das Zusammenspiel der Schrägflächen so um seine Achse gedreht, dass die Nocken 20 in den Bereich der benachbarten Nuten 31 des Führungsteiles 16 gelangen, die geringere Tiefe haben.
Diese Situation ist in 3e dargestellt. Das Arretierungsteil 15 ist so weit um seine Achse gedreht, dass die Nocken 20 in Höhe der benachbarten Nut 31 des Führungsteiles 16 liegen.
Nunmehr wird der Druckraum 41 drucklos gemacht (3f). Dies hat zur Folge, dass die Schiebemuffe 17 durch die vorgespannte Kupplungsfeder 7 zurückgeschoben wird. Hierbei wird auch der Kolben 40 zurückgeschoben. Über die Druckfeder 37 verschiebt die Schiebemuffe 17 auch das Arretierungsteil 15 axial. Hierbei gelangen die Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 in die Nuten 31 mit der kleineren Tiefe. Die schrägen Stirnflächen 23 der Nocken 20 kommen in Anlage mit den entsprechenden Anschlägen 46 in diesen Nuten 31. Das so blockierte Arretierungsteil 15 dient als Anschlag für die Schiebemuffe 17, so dass diese nicht in ihre Ausgangslage durch die Kupplungsfeder 7 zurückgeschoben werden kann. Wie 3f zeigt, hat der Gegenanschlag 45 der Schiebemuffe 17 axialen Abstand vom Anschlag 43 des Gehäuseteiles 44. In dieser anschlagbegrenzten Position der Schiebemuffe 17 ist die Kupplungsfeder 7 so vorgespannt, dass sie die Lamellen 3, 4 ausreichend fest gegeneinanderdrücken kann, um das Drehmoment von der Welle 1 auf die Welle 2 zu übertragen. Die Druckfeder 37 ist in dieser Arretierstellung auf Block gespannt.
Zum Lösen der Lamellenkupplung wird durch Beaufschlagen des Kolbens 40 mit Druck die Schiebemuffe 17 wieder gegen das Arretierungsteil 15 verschoben, wobei die Finger 32 der Schiebemuffe 17 die Nocken 20 in der beschriebenen Weise aus den Nuten 31 des Führungsteiles 16 herausschieben. Durch die aneinander liegenden Schrägflächen und die Axialbelastung wird das Arretierungsteil 15 wieder um seine Achse so gedreht, dass die Nocken 20 in Höhe der benachbarten längeren Nuten 31 des Führungsteiles 16 gelangen. Der Antrieb 39 wird anschließend abgeschaltet, wodurch die Kupplungsfeder 7 die Schiebemuffe 17 wieder in die Ausgangsstellung gemäß 3 und 3a zurückschieben kann. Die Nocken des Arretierungsteiles 15 werden in die längeren Nuten 31 zurückgeschoben, so dass das Arretierungsteil 15 in seine Ausgangslage gemäß den 3 und 3a gelangt. Die Lamellen 3, 4 werden in dieser Ausgangslage durch die Spreizfedern 50 auseinander gedrückt und somit die Kupplung gelöst.
4 zeigt in schematischer Ausführung eine Ausführungsform, bei der außer der Kupplungsfeder 7 und der Druckfeder 37 eine weitere Druckfeder 47 vorgesehen ist. Die Druckfeder 37 ist so vorgesehen, dass sie eine kleinere Federsteifigkeit aufweist als die Kupplungsfeder 7 und die Druckfeder 47.
Die Kupplungsfeder 7 und die Druckfeder 47 sind durch eine Druckplatte 48 voneinander getrennt, die längs des Kupplungskorbes 5 verschoben werden kann. Mit der Druckplatte 48 werden die Lamellen 3, 4 gegeneinandergepresst.
Über die Druckfeder 47 wirkt die Schiebemuffe auf die Druckplatte 48.
4a zeigt die Kupplung in geöffnetem Zustand. Die Lamellen 3, 4 haben Abstand voneinander. Die Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 greifen in die längeren Nuten 31 des Führungsteiles 16 ein. Die Schiebemuffe 17 ist so weit zurückgeschoben, dass ihre Finger 32 Abstand von den Nocken 20 haben.
Zur Synchronisierung der Kupplung wird die Schiebemuffe 17 mittels des Antriebes 39 in der beschriebenen Weise axial verschoben. Hierbei gelangen die Finger 32 in die Nuten 31 des Führungsteiles 16 und verschieben die Nocken 20 des Arretierungsteiles 15. Durch Verschieben der Schiebemuffe 17 wird die Druckfeder 47 belastet, welche die Druckplatte 48 gegen die Kraft der Kupplungsfeder 7 verschiebt. Mit ihr werden die Lamellen 3, 4 axial gegeneinandergedrückt.
Wie aus 4b hervorgeht, wird das Arretierungsteil 15 bei der Synchronisierung der Kupplung so weit durch die Schiebemuffe 17 verschoben, dass die Nocken 20 noch nicht vollständig aus der Nut 31 des Führungsteiles 16 herausgeschoben worden sind. Die schräge Stirnfläche 23 der Nocken 20 liegt an dem schrägen Stirnseitenabschnitt 32a' der Finger 32 der Schiebemuffe 17 an.
Wie anhand der vorigen Ausführungsbeispiele beschrieben, wird der Kolben 40 unter Maximaldruck gesetzt, wodurch die Schiebemuffe 17 so weit verschoben wird, dass ihre Finger 32 die Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 vollständig aus den Nuten 31 des Führungsteiles 16 herausschieben. In dieser Position (4c) stehen die Stirnseitenabschnitte 32a' der Finger 32 über die schräge Stirnseite 30 der jeweils benachbarten Rippe 28 des Führungsteiles 16 vor. Durch diesen Überdrückungsvorgang kommen die Nocken 20 zuverlässig von den Nuten 31 des Führungsteiles 16 frei. Da das Arretierungsteil 15 durch die Druckfeder 37 belastet ist, die sich an der Druckplatte 48 axial abstützt, wird das Arretierungsteil 15 aufgrund der aneinander liegenden schrägen Stirnseiten 23, 32a' so weit um seine Achse gedreht, dass die Nocken 20 in den Bereich der benachbarten, weniger tiefen Nuten 31 des Führungsteiles 16 gelangen.
In Höhe der weniger tiefen Nuten 31 gelangen die Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 in der beschriebenen Weise zur Anlage an den Fingern 32 der Schiebemuffe 17, die in den Nuten 31 liegen. Entsprechend den vorigen Ausführungsformen ist dann das Arretierungsteil 15 axial gegenüber dem Führungsteil 16 ausgerichtet, so dass nunmehr der Ringkolben 40 entlastet werden kann. Dies führt dazu, dass die Schiebemuffe 17 unter der Kraft der Druckfeder 47 zurückgeschoben wird. Gleichzeitig können die Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 unter der Kraft der Druckfeder 37 in die weniger tiefen Nuten 31 des Führungsteiles 16 verschoben werden, bis die Nocken 20 an den Anschlägen 46 in diesen Nuten 31 zur Anlage kommen.
In dieser Arretierposition stützt das Arretierungsteil 15 die Druckplatte 48 ab (4d), die unter der Kraft der Kupplungsfeder 7 am Arretierungsteil 15 anliegt. In dieser Anschlagposition ist die Kraft der Kupplungsfeder 7 so hoch, dass die Lamellenkupplung geschlossen ist und das Drehmoment von der Welle 1 auf die Welle 2 übertragen werden kann.
In der Anschlagposition ist die Schiebemuffe 17 so weit zurückgezogen, dass ihre Finger 32 Abstand von den Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 haben.
Soll die Kupplung wieder geöffnet werden, wird die Schiebemuffe 17 durch den Antrieb 39 in Richtung auf das Arretierungsteil 15 verschoben, bis die Finger 32 die Nocken 20 aus den weniger tiefen Nuten 31 des Führungsteiles 16 herausschieben, bis die Position entsprechend 4 c erreicht ist. Unter der Kraft der Druckfeder 37 wird dann das Arretierungsteil 15 auf Grund der aneinander liegenden schrägen Stirnflächen 23, 32a' wiederum um seine Längsachse gedreht, bis die Nocken 20 an den benachbarten, über die benachbarten Nuten vorstehenden Finger 32 der Schiebemuffe 17 zur Anlage kommen. Wird nunmehr die Schiebemuffe 17 in der beschriebenen Weise durch Druckentlastung zurückgeschoben, werden die Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 durch die Feder 37 in die tieferen Nuten 31 des Führungsteiles 16 verschoben, bis die Position gemäß 4a erreicht ist.
Die Kupplungsfeder 7 kann dann die Druckplatte 48 so weit längs des Kupplungskorbes 5 verschieben, bis die Lamellen 3, 4 unter der Kraft der Spreizfedern 50 wieder voneinander abheben.
Bei den Ausführungsformen nach den 1 bis 5 sind die tiefen und flachen Nuten 31 des Führungsteiles 16 abwechselnd hintereinander angeordnet. Die Nocken 20 des Arretierungsteiles 15 sind so vorgesehen, dass sie je nach Drehstellung des Arretierungsteiles 15 nur in die tiefen oder nur in die flachen Nuten 31 eingreifen. Dadurch gelangt das Arretierungsteil 15 abwechselnd in die eine und die andere Axialposition. Die Schiebemuffe 17 hat eine der Zahl der Nuten 31 entsprechende Zahl von Fingern 32, so dass bei jedem Verstellvorgang die Nocken 20 aus den jeweiligen Nuten 31 herausgeschoben werden.
Die Arretierungseinheiten 14 der beschriebenen Ausführungsbeispiele sorgen dafür, dass die Anpresskraft, die auf die Lamellen 3, 4 zur Übertragung des Drehmomentes wirkt, ohne Erzeugung eines dauerhaften Aktuierungsdruckes aufrechterhalten werden kann, indem das Arretierungsteil 15 als Anschlag wirkt, mit dem der erforderliche Anpressdruck auf die Lamellen aufrecht erhalten wird. Es wird ein ausreichender Anpressdruck im arretierten Zustand ohne Energiebedarf aufgebracht, wobei ein maximal definiertes Drehmoment zuverlässig übertragen werden kann.
Die Arretierungseinheit 14 zeichnet sich durch einen einfachen und robusten Aufbau aus. Es sind lediglich das Arretierungsteil 15, das Führungsteil 16 und die Schiebemuffe 17 sowie wenigstens eine Druckfeder erforderlich. Die Arretierung des Arretierungsteiles 15 zur Aufrechterhaltung des Anpressdruckes auf die Lamellen 3, 4 erfolgt mittels eine Formschlusseingriffes der Nocken 19, 20 des Arretierungsteiles 15 in die entsprechenden Vertiefungen 56 des Wellenabschnittes 34 (6 bis 26) bzw. in die weniger tiefen Nuten 31 des Führungsteiles 16.
Die wenigstens eine Druckfeder kann geometrische Toleranzen der drei Komponenten der Arretierungseinheit 14 sowie einen Verschleiß der Lamelten 3, 4 ausgleichen, so dass der Anpressdruck stets in einem zulässigen Bereich für die Drehmomentübertragung gehalten wird.

Claims

Lamellenkupplung zur Drehmomentübertragung zwischen zwei Wellen, mit einer Arretierungseinheit zur Aufrechterhaltung der auf die Kupplungslamellen bei geschlossener Kupplung wirkenden Anpresskraft, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierungseinheit (14) mindestens ein Arretierungsteil (15), mindestens ein Führungsteil (16), mindestens ein Betätigungselement (17) und wenigstens ein Druckelement (7, 37, 47) aufweist, dass das Führungsteil (16) drehfest und unverschieblich in Bezug auf die eine Welle (2) angeordnet ist, dass das Arretierungsteil (15) um seine Achse drehbar und axial verschiebbar ist, und dass das Arretierungsteil (15) und das Führungsteil (16) miteinander zusammenwirkende Steuerflächen (23, 30) aufweisen, die schräg in Bezug auf die Drehrichtung des Arretierungsteiles (15) liegen und zur Verstellung des Arretierungsteiles (15) in zwei Anschlagpositionen dienen, und dass das Arretierungsteil (15) in der einen Anschlagposition die Anpresskraft auf die Kupplungslamellen (3, 4) aufrechterhält.
Lamellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierungsteil (15) die eine Welle (2) umgibt, auf der es axial verschiebbar und drehbar gelagert ist.
Lamellenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierungsteil (15) axial sich erstreckende Nocken (20) aufweist, die in axial verlaufende Nuten (31) des Führungsteiles (16) eingreifen.
Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (31) durch Rippen (28) begrenzt sind, die von der Außenseite des Führungsteiles (16) abstehen.
Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (16) die eine Welle (2) umgibt.
Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (31) des Führungsteiles (16) an beiden axialen Enden offen sind.
Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Nuten (31) des Führungsteiles (16) Anschläge (46, 49) für die Nocken (20) des Arretierungsteiles (15) vorgesehen sind.
Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (46, 49) die Anschlagpositionen für das Arretierungsteil (15) festlegen.
Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (46, 49) unterschiedlich tief in den Nuten (31) des Führungsteiles (16) vorgesehen sind.
Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierungsteil (15) weitere Nocken (19) aufweist, die in wellenseitige Vertiefungen (55, 56) eingreifen.
Lamellenkupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wellenseitigen Vertiefungen (55, 56) in Axialrichtung der einen Welle (2) unterschiedliche Tiefe haben.
Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (17) axial verschiebbar gegenüber der einen Welle (2) gelagert ist und Finger (32) aufweist, die in die Nuten (31) des Führungsteiles (16) schiebbar sind.
Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerflächen (23, 30) durch Stirnseiten der Rippen (28) des Führungsteiles (16) und der Nocken (20) des Arretierungsteiles (15) gebildet sind.
Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Finger (32) des Betätigungselementes (17) zum Verstellen des Arretierungsteiles (15) in die jeweilige Anschlagposition die Nocken (20) des Arretierungsteiles (15) so weit aus den Nuten (31) des Führungsteiles (16) herausschieben, dass die Stirnseiten (30) der Rippen (28) des Führungsteiles (16) und die Stirnseiten (32a') der Finger (32) des Betätigungselementes (17) etwa fluchtend zueinander liegen, und dass durch Anlage der schrägen Stirnseiten (23) der Nocken (20) des Arretierungsteiles (15) an den schrägen Stirnseiten (32a') der Finger (32) des Betätigungselementes (17) das Arretierungsteil (15) aufgrund einer axialen Druckbelastung um seine Achse drehbar ist.