DE102019203255A1 - Klauenkupplung zum formschlüssigen Verbinden eines ersten drehbaren Bauteiles mit einem zweiten drehbaren Bauteil - Google Patents

Klauenkupplung zum formschlüssigen Verbinden eines ersten drehbaren Bauteiles mit einem zweiten drehbaren Bauteil Download PDF

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Kim Führer
Marcel Müller
Matthias Winkel
Werner Herbert Brandwitte
Klaus Ventzke
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Stephan Demmerer
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Abstract

Es wird eine Klauenkupplung (20) zum formschlüssigen Verbinden eines ersten drehbaren Bauteiles (1) mit einem zweiten drehbaren Bauteil (2) vorgeschlagen, wobei eine Schiebemuffe (3) drehfest und axialverschiebbar an dem ersten drehbaren Bauteil (1) angeordnet ist und ein Kupplungskörper (4) drehfest an dem zweiten drehbaren Bauteil (2) angeordnet ist, wobei die Schiebemuffe (3) zur Formschlussverbindung mit dem Kupplungskörper (4) zum Verbinden des ersten Bauteils (1) mit dem zweiten Bauteil (2) axial bewegbar ist, wobei an der Schiebemuffe (3) zumindest ein federbelasteter Schaltring (5) drehfest und axial relativ zur Schiebemuffe (3) bewegbar gelagert ist und wobei ein in Abhängigkeit der Relativbewegung gebildeter Dämpfungsraum (6) zum Verzögern der Axialbewegung vorgesehen ist. Ferner wird eine elektrische Antriebsachse eines Fahrzeuges mit zumindest der Klauenkupplung (20) vorgeschlagen. Zudem wird ein Verfahren zum formschlüssigen Verbinden des ersten drehbaren Bauteils (1) mit dem zweiten drehbaren Bauteil (2) durch eine Klauenkupplung (20) vorgeschlagen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klauenkupplung zum formschlüssigen Verbinden eines ersten drehbaren Bauteils mit einem zweiten drehbaren Bauteil gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Antriebsachse eines Fahrzeuges mit einer Klauenkupplung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum formschlüssigen Verbinden zweier drehbarer Bauteile durch eine Klauenkupplung.
  • Klauenkupplungen, die auch als formschlüssige Schaltelemente bezeichnet werden, sind aus der Fahrzeugtechnik hinreichend bekannt. Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2011 010 616 A1 ist ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer aktuierbaren Klauenkupplung bekannt. Die Klauenkupplung umfasst eine erstes Kupplungsteil mit einer ersten Verzahnung und ein zweites Kupplungsteil mit einer zweiten Verzahnung, die zur Drehmomentübertragung miteinander in Eingriff bringbar sind. Zum Betätigen des ersten Kupplungsteiles ist eine Aktorik mit einem Aktuatormotor vorgesehen, dessen Drehbewegung über eine Spindel und eine Mutter in eine Schwenkbewegung einer Schaltgabel umgesetzt wird, die mit dem ersten Kupplungsteil gekoppelt ist, um die Verzahnungen der Kupplungsteile in Eingriff zu bringen. Es hat sich gezeigt, dass ein Einspuren bei den Verzahnungen aufgrund von Zahn-auf-Zahn-Stellungen zeitweise verhindert wird. Hierbei kommt es durch das plötzlich blockierte Kupplungsteil zu erheblichen mechanischen Belastungen an der Aktorik. Zudem ergeben sich neben den mechanischen Belastungen auch unerwünschte akustische Geräusche insbesondere beim Auflösen der Zahn-auf-Zahnstellung-Stellung.
  • Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Klauenkupplung und eine elektrische Antriebsachse mit einer Klauenkupplung sowie ein Verfahren zum formschlüssigen Verbinden zweier Bauteile durch eine Klauenkupplung vorzuschlagen, bei denen ein möglichst schnelles und geräuschloses Verbinden der Bauteile ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 11 bzw. 12 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
  • Demnach wird eine Klauenkupplung bzw. ein formschlüssiges Schaltelement zum formschlüssigen Verbinden eines ersten drehbaren Bauteils mit einem zweiten drehbaren Bauteil vorgeschlagen, wobei eine Schiebemuffe als erstes Kupplungselement drehfest und axial verschiebbar zum Beispiel an dem ersten drehbaren Bauteil angeordnet ist und ein Kupplungskörper als zweites Kupplungselement drehfest zum Beispiel an dem zweiten drehbaren Bauteil angeordnet ist. Die Schiebemuffe ist zur Formschlussverbindung mit dem Kupplungskörper zum Verbinden des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil axial bewegbar. Um ein möglichst schnelles und geräuschloses Schalten bzw. formschlüssiges Verbinden der Bauteile zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass an der Schiebemuffe zumindest ein federbelasteter Schaltring oder dergleichen drehfest und axial relativ zur Schiebemuffe bewegbar gelagert ist, wobei ein in Abhängigkeit der Relativbewegung gebildeter Dämpfungsraum zum Verzögern der Axialbewegung von Schiebemuffe und Schaltring vorgesehen ist.
  • Durch das Vorsehen eines Schaltrings wird eine mehrteilig gestaltete Schiebemuffe realisiert, sodass eine Relativbewegung zwischen Schiebemuffe und Schaltring ermöglicht wird. Demzufolge wird beispielsweise bei einer blockierten Schiebemuffe aufgrund einer Zahn-auf-Zahn-Stellung ein Weiterbewegen des Schaltringes ermöglicht und dabei in vorteilhafter Weise der Dämpfungsraum gebildet, um eine unnötige mechanische Belastung insbesondere auf die Aktorik der Klauenkupplung zu verhindern. Auch bei dem Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung und dem daraus resultierenden schlagartigen Bewegen des Schaltringes werden Belastungen und unerwünschte akustische Geräusche bei der vorgeschlagenen Klauenkupplung verhindert, indem das in den Dämpfungsraum eingeströmte Dämpfungsmedium komprimiert wird. Zugleich wird eine ausreichende Schaltdynamik gewährleistet.
  • Der Dämpfungsraum kann je nach vorhandenem Bauraum im Bereich der Schiebemuffe und des Schaltrings vorgesehen werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Dämpfungsraum im Bereich der Aktorik vorgesehen wird.
  • Eine konstruktiv einfache und bauraumgünstige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Dämpfungsraum durch die Relativbewegung zwischen der Schiebemuffe und dem Schaltring realisiert wird, in dem der Schaltring als Ringkolben oder dergleichen dem zumindest durch die Schiebemuffe gebildeten ringzylinderförmigen Dämpfungsraum zugeordnet ist. Es sind auch andere konstruktive Formen des Dämpfungsraumes möglich. Insbesondere ist es möglich, dass der Zylinderraum als Dämpfungsraum durch die Schiebemuffe und eine entsprechende Anformung der Schiebemuffe oder durch ein separates Bauteil an der Schiebemuffe realisiert wird.
  • Zum Ausführen der Schaltbewegungen bzw. zum formschlüssigen Verbinden der Bauteile bei der Klauenkupplung ist es erforderlich, dass eine entsprechende Aktuierung zum axialen Bewegen der Schiebemuffe vorgesehen ist. Diese Aktuierung kann mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder dergleichen erfolgen. Unabhängig von der Aktuierungsart wird diese mit dem Schaltring gekoppelt, um die Schiebemuffe entsprechend zu betätigen.
  • Um die Relativbewegung zwischen dem Schaltring und der Schiebemuffe auf besonders einfache Art zu realisieren, ist vorgesehen, dass der Schaltring über zumindest ein Federelement oder dergleichen mit der Schiebemuffe gekoppelt ist. Hierbei wirkt das Federelement quasi als Energiespeicher und kann dadurch eine Relativbewegung zwischen den beiden Bauteilen ermöglichen.
  • Zum Einströmen und Ausströmen eines Dämpfungsmediums in den bzw. aus dem Dämpfungsraum bei einer Relativbewegung zwischen Schiebemuffe und Schaltring kann beispielsweise zumindest eine beliebig gestaltete Lüftungsöffnung dem Dämpfungsraum zugeordnet sein. Durch die Lüftungsbohrung kann bei Bedarf Luft bzw. ein Luft-Öl-Gemisch aus der Umgebung in den Dämpfungsraum eintreten und bei Bedarf auch wieder in die Umgebung abgegeben werden. Das Dämpfungsmedium bildet quasi ein Luft-Öl-Polster, mit dem die axiale Bewegung des Schaltringes z.B. nach dem plötzlichen Einspuren der Schiebemuffe entsprechend abgebremst und dadurch die Schaltbewegung gedämpft werden kann.
  • Um das Einströmen und das Ausströmen des Dämpfungsmediums in bzw. aus dem Dämpfungsraum entsprechend zu steuern, um das Verhalten der Schaltbewegung bzw. der axial Bewegung der Klauenkupplung einstellen zu können, kann im Rahmen einer nächsten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass jeder Lüftungsöffnung zumindest eine Blende oder dergleichen zum Steuern des einströmenden und ausströmenden Dämpfungsmediums zugeordnet ist.
  • Um den durch den Schaltring als Ringkolben und die Schiebemuffe als Ringraum gebildeten Dämpfungsraum entsprechend abzudichten, ist vorgesehen, dass dem Dämpfungsraum im Bereich des Schaltrings zumindest eine Dichtungslippe zugeordnet ist, mit der erreicht wird, dass ein Unterdruck entsteht mit dem das Dämpfungsmedium durch die Lüftungsöffnung eingesaugt werden kann.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass eine elektrische Antriebsachse eines Fahrzeuges mit zumindest einer vorbeschriebenen Klauenkupplung beansprucht wird. Die Anwendung bei einer elektrischen Antriebsachse, die beispielsweise über eine elektrische Maschine als Antrieb, eine Übersetzungsstufe und ein Achsdifferential verfügt, bietet sich besonders an, da elektrische Antriebe von sich aus sehr schnell und lautlos sind und demzufolge auch eine schnell und geräuschlos arbeitende Klauenkupplung besonders vorteilhaft ist. Die vorgeschlagene Klauenkupplung kann jedoch auch bei anderen Anwendungen eingesetzt werden.
  • Darüber hinaus beansprucht die Erfindung auch ein Verfahren zum formschlüssigen Verbinden zweier Bauteile durch die vorbeschriebene Klauenkupplung. Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens wird eine Relativbewegung zwischen der Schiebemuffe und dem mit der Schiebemuffe gekoppelten Schaltring bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung entsprechend gedämpft.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine geschnittene Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Klauenkupplung mit formschlüssig miteinander verbundenen Bauteilen;
    • 2 eine geschnittene Ansicht der Klauenkupplung im nicht verbundenen Zustand der Bauteile;
    • 3 eine geschnittene Ansicht der Klauenkupplung bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung;
    • 4 eine geschnittene Ansicht der Klauenkupplung nach dem Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung mit formschlüssig im miteinander verbundenen Bauteilen;
    • 5-9 schematische Darstellungen der erfindungsgemäßen Klauenkupplung in verschiedenen Zuständen.
  • In den 1 bis 9 sind verschiedene Ansichten bzw. Darstellungen einer erfindungsgemäßen Klauenkupplung 20 zum formschlüssigen Verbinden eines ersten drehbaren Bauteils 1 mit einem zweiten drehbaren Bauteil 2 beispielhaft dargestellt.
  • Die erfindungsgemäße Klauenkupplung 20 umfasst eine Schiebemuffe 3, die bei der gezeigten Ausführungsvariante beispielhaft an dem ersten drehbaren Bauteil 1 drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist. Zu diesem Zweck können an der Schiebemuffe 3 und an dem Bauteil 1 miteinander in Eingriff stehende Verzahnungen 3a; 1a oder alternative Strukturen in Form von in Eingriff stehenden radialen Profilen oder dergleichen vorgesehen sein. Das erste drehbare Bauteil 1 ist bei der gezeigten Ausführungsvariante beispielhaft als Stirnrad ausgeführt. Ferner umfasst die Klauenkupplung 20 einen Kupplungskörper 4, der drehfest an den zweiten drehbaren Bauteil 2 angeordnet ist. Bei der gezeigten Ausführungsvariante ist beispielhaft das zweite drehbare Bauteil 2 als Welle ausgeführt.
  • Die Schiebemuffe 3 ist zur Formschlussverbindung mit dem Kupplungskörper 4 zum drehfesten Verbinden des ersten Bauteils 1 bzw. des Stirnrades bzw. Losrades mit dem zweiten Bauteil 2 bzw. mit der Welle axial bewegbar. Die Schiebemuffe 3 und der Kupplungskörper 4 weisen dazu entsprechende gegenseitig in Eingriff bringbaren Verzahnungen 3a; 4a auf. Vorliegend ermöglicht die Verzahnung 3a somit die Verbindung der Schiebemuffe 3 mit dem ersten Bauteil 1 und auch wahlweise die Verbindung der Schiebemuffe 3 mit dem Kupplungskörper 4, was jedoch nicht zwangsläufig so ausgeführt werden muss. Das heißt, es kann an der Schiebemuffe für jede Verbindung auch eine separate Verzahnung ausgebildet sein. Im geschalteten bzw. verbundenen Zustand der Klauenkupplung 20 ist das erste drehbare Bauteil 1 mit dem zweiten drehbaren Bauteil 2 zur Drehmomentübertragung verbunden. Der entsprechende Kraftfluss ist in 1 durch eine gepunktete Linie angedeutet. Demzufolge kann ein Drehmoment zwischen der Welle bzw. dem zweiten drehbaren Bauteil 2 und dem Stirnrad bzw. dem ersten drehbaren Bauteil 1 übertragen werden. Im nicht geschalteten bzw. nicht verbundenen Zustand der Klauenkupplung 20 sind die Welle bzw. das zweite drehbare Bauteil 2 und das Stirnrad bzw. das erste drehbare Bauteil 1 nicht miteinander gekoppelt.
  • Um eine möglichst schnelle und geräuschlose Kopplung der beiden Bauteile 1, 2 über die Klauenkupplung 20 zu realisieren, ist vorgesehen, dass an der Schiebemuffe 3 zumindest ein federbelasteter Schaltring 5 drehfest und axial relativ zur Schiebemuffe 3 bewegbar gelagert ist, wobei ein in Abhängigkeit der Relativbewegung gebildeter Dämpfungsraum 6 (siehe z.B. 3) zum Verzögern der Axialbewegung von Schiebemuffe 3 und Schaltring 5 vorgesehen ist. Dieser Dämpfungsraum 6 ist im Ausführungsbeispiel als ein axial einseitig offener Ringraum an der Schiebemuffe 3 ausgeführt, in welchem der Schaltring 5 mit zumindest mit einem Endabschnitt 5a einerseits eintauchen kann. Andererseits kann sich der Schaltring 5 mit dem Endabschnitt 5a axial in dem Ringraum verlagern und/oder bei Vorliegen bestimmter Zustände, wie dieses nachfolgend erläutert wird, aus diesem herausgeführt werden. Wie in den Figuren erkennbar, umfasst die Schiebemuffe 3 zur Bildung des Ringraums bzw. Dämpfungsraums 6 einen zylindrischen Abschnitt 3b mit der Verzahnung 3a und einen Radialflansch 3c, von dem ein Ringfortsatz 3d axial abragt.
  • Dadurch, dass die Schiebemuffe 4 mit dem Schaltring 5 über zumindest ein Federelement 7, z.B. eine Schraubendruckfeder, Tellerfeder oder dergleichen zum Ermöglichen von Relativbewegungen beispielsweise bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung gekoppelt ist, werden quasi einerseits Relativbewegungen zwischen der Schiebemuffe 3 und dem Schaltring 5 und andererseits Verzögerungen der Axialbewegungen bei den Schaltbewegungen der Klauenkupplung 20 realisiert, sodass über das Federelement 7 auch bei einer Zahn-auf Zahn-Stellung weiterhin Schaltkraft auf die Schiebemuffe 3 aufgebracht werden kann und trotz alledem keine unerwünschten Schaltgeräusche erzeugt werden. Dadurch wird ein schnelles Auflöseverhalten der Zahn-auf-Zahn-Stellung ermöglicht, da die Schaltkraft stetig ansteigt und die Aktorik gleichzeitig nicht blockieren kann. Damit nach dem Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung der Schaltring 5 nicht ungebremst auf die Schiebemuffe 3 schlägt, taucht der Schaltring 5 in den Dämpfungsraum 6 ein und wird durch ein sich dort aufbauendes bzw. dort befindliches Dämpfungsmedium, zum Beispiel ein Luft-Öl-Polster, abgebremst. Durch zumindest eine Lüftungsöffnung 8 an dem Dämpfungsraum 6 kann die Dämpfungseigenschaft zusätzlich beeinflusst werden. Zudem wird durch die Rotation das Dämpfungsmedium aus dem Dämpfungsraum 6 geschleudert, dadurch besitzt die Dämpfung nahezu keine Temperaturabhängigkeit. Demzufolge kann mit der vorgeschlagenen Klauenkupplung 20 einerseits eine hohe Schaltdynamik gewährleistet werden und andererseits unerwünschte Schaltgeräusche verhindert werden.
  • Da der Dämpfungsraum 6 durch die Relativbewegung zwischen der Schiebemuffe 3 und dem Schaltring 5 realisiert wird, ist der Dämpfungsraum 6 nur vorhanden, wenn die Dämpfung der Axialbewegung zum Beispiel beim Auftreten einer Zahn-auf-Zahn-Stellung erforderlich ist. Der Schaltring 5 ist beispielsweise als Ringkolben dem zumindest durch die Schiebemuffe 3 gebildeten ringzylinderförmigen Dämpfungsraum 6 zugeordnet. Der ringzylinderförmige Dämpfungsraum 6 wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere durch den radial zwischen dem Ringfortsatz 3d und den zylindrischen Abschnitt 3b der Schiebemuffe 3 gebildeten Raumbereich aufgespannt.
  • Zum Betätigen der Klauenkupplung 20 ist der Schaltring 5 mit einer Aktorik 9 zum axialen Bewegen des Schaltring 5 und der zugeordneten Schiebemuffe 3 gekoppelt. Der Schaltring 5 ist über das Federelement 7 mit der Schiebemuffe 3 gekoppelt, damit die vorbeschriebene Relativbewegung zwischen Schaltring 5 und Schiebemuffe 3 auch bei blockierter Schiebemuffe 3 aufgrund einer Zahn-auf-Zahn-Stellung ermöglicht wird.
  • Während 1 den gekoppelten Zustand der Klauenkupplung 20 zeigt, ist in 2 der nicht gekoppelte Zustand der beiden Bauteile 1, 2 dargestellt. Ausgehend von diesem Zustand ist das Federelement 7 zwischen dem Schaltring 5 und der Schiebemuffe 3 bei einer, in 3 gezeigten Zahn-auf-Zahn-Stellung der Schiebemuffe 3, spannbar und aufgrund der resultierenden Relativbewegung zwischen der Schiebemuffe 3 und dem Schaltring 5 wird der Dämpfungsraum 6 gebildet. Der Dämpfungsraum 6 bildet sich quasi durch die weitere Axialbewegung des Schaltrings 5, da die Schiebemuffe 3 aufgrund der Zahn-auf-Zahn-Stellung blockiert ist. Nach dem Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung, die in 4 dargestellt ist und dem Entspannen des Federelements 7wird die vergleichsweise schnelle Relativbewegung zwischen dem Schaltring 5 und der Schiebemuffe 3 durch das über die Lüftungsöffnung 8 in den Dämpfungsraum 6 eingeströmte Dämpfungsmedium abgebremst bzw. gedämpft, da ein schnelles Ausströmen des Dämpfungsmediums durch einen vergleichsweise klein dimensionierten Querschnitt der Lüftungsöffnung 8 verhindert wird und sich somit ein Polster des Dämpfungsmediums nur vergleichsweise langsam abbauen kann. Die axiale Rückstellbewegung der Schiebemuffe 3 gegenüber dem Schaltring 5 wird somit verzögert. Demzufolge kann ein geräuschloses Einspuren der Schiebemuffe 3 in die Verzahnung des Kupplungskörpers 4 zum formschlüssigen Verbinden der beiden Bauteile 1, 2 realisiert werden.
  • Die beispielhaft in den 1 bis 4 dargestellten Bauteile 1, 2 sind Teil einer elektrischen Antriebsachse eines Fahrzeuges, bei der die vorbeschriebene Klauenkupplung 20 vorgesehen ist, um einen elektrischen Antrieb von den Antriebswellen des Fahrzeuges zu lösen, um Schleppmoment zu reduzieren. Der Einsatz bei einer elektrischen Antriebsachse ist besonders vorteilhaft, da bei dieser Antriebsachse in der Regel jedes Geräusch von dem Fahrer wahrgenommen wird. Umso wichtiger ist es, dass der Schaltvorgang der Klauenkupplung 20 zum Verbinden der Bauteile 1, 2 schnell und geräuschlos realisiert wird.
  • In den 5 bis 9 sind schematische Darstellungen der Klauenkupplung 20 gezeigt. Anhand dieser Darstellungen wird nachfolgend das ebenfalls beanspruchte Verfahren zum formschlüssigen Verbinden der beiden Bauteile 1, 2 durch die Klauenkupplung 20 beschrieben.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch die Relativbewegung zwischen der Schiebemuffe 3 und dem mit der Schiebemuffe 3 gekoppelten Schaltring 5 bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung gedämpft, indem zunächst eine Relativbewegung zwischen der Schiebemuffe 3 und dem Schaltring 5 beim Auftreten einer Zahn-auf-Zahn-Stellung ermöglicht wird und nach dem Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung die Relativbewegung abgebremst wird.
  • Hierzu ist in 5 der Zustand dargestellt, bei dem die beiden Bauteile 1, 2 nicht miteinander gekoppelt sind. In 6 wird über die Aktorik 9 eine entsprechende Schaltkraft auf den Schaltring 5 zum axialen Bewegen des Schaltringes 5 übertragen. Diese Schaltkraft wird über das Federelement 7 auch auf die Schiebemuffe 3 übertragen, sodass diese ebenfalls axial bewegt wird.
  • Bei der in 7 dargestellten Zahn-auf-Zahn-Stellung kann die Schiebemuffe 3 nicht mehr axial weiterbewegt werden. Demzufolge erfolgt eine Relativbewegung zwischen der Schiebemuffe 3 und dem Schaltring 5, da durch das Zusammenpressen des Federelementes 7 ein Weiterbewegen des Schaltringes 5 ermöglicht wird. Durch die weitere axiale Bewegung des Schaltringes 5 wird der Dämpfungsraum 6 zwischen dem Schaltring 5 und der Schiebemuffe 3 gebildet bzw. aufgespannt, wie dies in 7 verdeutlicht wird.
  • Durch die axiale Bewegung des Schaltringes 5 kann Dämpfungsmedium in den Dämpfungsraum 6 durch die Lüftungsöffnung 8 einströmen. Ferner ergibt sich eine Vorspannung des Federelements 7 aufgrund der axialen Bewegung des Schaltringes 5 bezogen auf die Schiebemuffe 3. Wenn die Zahn-auf-Zahn-Stellung aufgelöst wird, welches in 8 dargestellt ist, und die Schiebemuffe 3 in die Verzahnung des Kupplungskörpers 4 einspuren kann, wird die Schiebemuffe 3 durch das vorgespannte Federelement 7 stark beschleunigt. Hierbei kann das Dämpfungsmedium im Dämpfungsraum 6 komprimiert werden, um die Rückstoßbewegung des Schaltringes 5 entsprechend zu dämpfen bzw. abzubremsen.
  • Durch die Lüftungsöffnung 8 an dem Dämpfungsraum 6 kann das Dämpfungsmedium entweichen, um den Schaltring 5 wieder in axiale Anlage mit der Schiebemuffe 3 zu bringen. Um das Einströmen und Entweichen des Dämpfungsmediums durch die Lüftungsbohrung 8 entsprechend steuern zu können, kann der Lüftungsöffnung bzw. -bohrung 8 zumindest eine Blende oder dergleichen zum Steuern des Einströmens und Ausströmens des Dämpfungsmediums zugeordnet sein. Ferner ist es von Vorteil, dass dem Dämpfungsraum 6 im Bereich des als Kolben fungierenden Schaltringes 5 eine Dichtungslippe 10 zugeordnet ist.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein sanftes geräuschloses Anlegen zwischen Schaltring 5 und Schiebemuffe 3 bei hoher Schaltdynamik sichergestellt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    erstes drehbares Bauteil bzw. Stirnrad bzw. Losrad
    1a
    Verzahnung
    2
    zweites drehbares Bauteil bzw. Welle bzw. Zwischenwelle
    3
    Schiebemuffe
    3a
    Verzahnung
    3b
    zylindrischer Abschnitt
    3c
    Radialflansch
    3d
    Ringfortsatz
    4
    Kupplungskörper
    4a
    Verzahnung
    5
    Schaltring
    5a
    Endabschnitt
    6
    Dämpfungsraum
    7
    Federelement
    8
    Lüftungsöffnung bzw. bohrung
    9
    Aktorik
    10
    Dichtungslippe
    20
    Klauenkupplung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011010616 A1 [0002]

Claims (13)

  1. Klauenkupplung (20) zum formschlüssigen Verbinden eines ersten drehbaren Bauteiles (1) mit einem zweiten drehbaren Bauteil (2), wobei eine Schiebemuffe (3) drehfest und axialverschiebbar an dem ersten drehbaren Bauteil (1) angeordnet ist und ein Kupplungskörper (4) drehfest an dem zweiten drehbaren Bauteil (2) angeordnet ist, wobei die Schiebemuffe (3) zur Formschlussverbindung mit dem Kupplungskörper (4) zum Verbinden des ersten Bauteils (1) mit dem zweiten Bauteil (2) axial bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schiebemuffe (3) zumindest ein federbelasteter Schaltring (5) drehfest und axial relativ zur Schiebemuffe (3) bewegbar gelagert ist, wobei ein in Abhängigkeit der Relativbewegung gebildeter Dämpfungsraum (6) zum Verzögern der Axialbewegung vorgesehen ist.
  2. Klauenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungsraum (6) durch die Relativbewegung zwischen der Schiebemuffe (3) und dem Schaltring (5) realisierbar ist, wobei der Schaltring (5) als Ringkolben dem zumindest durch die Schiebemuffe (3) gebildeten ringzylinderförmigen Dämpfungsraum (6) zugeordnet ist.
  3. Klauenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltring (5) mit einer Aktorik (9) zum axialen Bewegen des Schaltringes (5) und der zugeordneten Schiebemuffe (3) gekoppelt ist.
  4. Klauenkupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltring (5) über zumindest ein Federelement (7) mit der Schiebemuffe (3) gekoppelt ist.
  5. Klauenkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7) zwischen dem Schaltring (5) und der Schiebemuffe (3) bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung zwischen den Verzahnungen der Schiebemuffe (3) und dem Kupplungskörper (4) durch die Axialbewegung des Schaltringes (5) relativ zur blockierten Schiebemuffe (3) spannbar ist und aufgrund der resultierenden Relativbewegung zwischen der Schiebemuffe (3) und dem Schaltring (5) der Dämpfungsraum (6) realisierbar ist.
  6. Klauenkupplung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung zwischen dem Schaltring (5) und der Schiebemuffe (3) nach Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung durch ein in den Dämpfungsraum (6) eingeströmtes Dämpfungsmedium abbremsbar ist.
  7. Klauenkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Dämpfungsraum (6) zumindest eine Lüftungsöffnung (8) zum Ein- und Ausströmen des Dämpfungsmediums zugeordnet ist.
  8. Klauenkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüftungsöffnung (8) zumindest eine Blende zum Steuern des einströmenden und ausströmenden Dämpfungsmediums zugeordnet ist.
  9. Klauenkupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Dämpfungsraum (6) im Bereich des als Kolben fungierenden Schaltringes (5) zumindest eine Dichtungslippe (10) zugeordnet ist.
  10. Klauenkupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Bauteil (1) ein als Losrad ausgeführtes Stirnrad und als zweites Bauteil (2) eine als Zwischenwelle ausgeführte Welle vorgesehen sind.
  11. Elektrische Antriebsachse eines Fahrzeuges mit zumindest einer Klauenkupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  12. Verfahren zum formschlüssigen Verbinden eines ersten drehbaren Bauteils (1) mit einem zweiten drehbaren Bauteil (2) durch eine Klauenkupplung (20) mit einer drehfest und axial verschiebbar an dem ersten drehbaren Bauteil (1) angeordneten Schiebemuffe (3) und einem drehfest an dem zweiten drehbaren Bauteil (2) angeordneten Kupplungskörper (4), dadurch gekennzeichnet, dass eine Relativbewegung zwischen der Schiebemuffe (3) und einem mit der Schiebemuffe (3) gekoppelten Schaltring (5) beim Auftreten einer Zahn-auf-Zahn-Stellung ermöglicht wird und dass nach dem Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung die Relativbewegung abgebremst wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftreten der Zahn-auf-Zahn-Stellung der Schiebemuffe (3) durch die Relativbewegung zwischen der Schiebemuffe (3) und dem Schaltring (5) ein Dämpfungsraum (6) gebildet wird und dass nach dem Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung durch die resultierende Relativbewegung zwischen der Schiebemuffe (3) und dem Schaltring (5) das in den Dämpfungsraum (6) eingeströmte Dämpfungsmedium komprimiert wird, sodass die Relativbewegung zwischen der Schiebemuffe (3) und dem Schaltring (5) abgebremst und dadurch gedämpft wird.
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