DE102020003225A1

DE102020003225A1 - Kupplungshülse, Getriebeanordnung und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102020003225A1
Application number: DE102020003225.7A
Authority: DE
Inventors: Paolo Fornaseri
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2020-12-24
Anticipated expiration: 2040-05-29
Also published as: SE543773C2; DE102020003225B4; SE1950763A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungshülse (20) zum Verbinden eines ersten Bauteils (12) und eines zweiten Bauteils (14), wobei die Kupplungshülse (20) eine erste Keilanordnung (300) und eine zweite Keilanordnung (400) umfasst; wobei die Kupplungshülse (20) dazu konfiguriert ist, mit äußeren Keilen (13) des ersten Bauteils (12) über die erste Keilanordnung (300) gekoppelt zu sein und wahlweise mit äußeren Keilen (15) des zweiten Bauteils (14) über die zweite Keilanordnung (400) gekoppelt zu werden, wobei die Kupplungshülse (20) so konfiguriert ist, dass sie drehbar um eine Drehachse (A) angeordnet ist, wobei die Kupplungshülse (20) dazu konfiguriert ist, entlang der Drehachse (A) axial beweglich zu sein, wobei die Kupplungshülse (20) umfasst: einen Anschlagabschnitt (24), der an der zweiten Keilanordnung (400) angeordnet ist, wobei der Anschlagabschnitt (24) dazu konfiguriert ist, mit den äußeren Keilen (13) des ersten Bauteils (12) zusammenzuwirken, um die axiale Bewegung der Kupplungshülse (20) zu beschränken.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungshülse zum Verbinden eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils. Die Erfindung betrifft auch eine Getriebeanordnung mit einer solchen Kupplungshülse und ein Fahrzeug mit einer solchen Getriebeanordnung.
HINTERGRUND
In Getrieben werden Kupplungshülsen häufig dazu verwendet, um zwei drehbare Bauteile zu verbinden und dadurch das Drehmoment zwischen den zwei Bauteilen zu übertragen. Die Kupplungshülse kann beispielsweise dazu angeordnet sein, eine Welle und ein Zahnrad, zwei verschiedene Wellen oder zwei Zahnräder zu verbinden. In einer Stellung ist die Kupplungshülse nur mit einem der Bauteile verbunden und dreht sich zusammen mit diesem Bauteil. In einer anderen Stellung ist die Kupplungshülse mit zwei Bauteilen verbunden und verbindet dadurch die Bauteile. Kupplungshülsen werden typischerweise mittels Schaltgabeln oder anderer Stellantriebe axial zwischen den verschiedenen Stellungen verschoben. Um zu verhindern, dass die Kupplungshülse zu weit axial verschoben wird, umfasst das Getriebe typischerweise eine Art axialen Anschlag. Beispielsweise kann die axiale Verschiebung dadurch eingeschränkt werden, dass die Schaltgabel mit dem Getriebegehäuse verbunden ist. Diese Lösung ist üblich, kann jedoch aufgrund physikalischer Schläge zwischen der Schaltgabel und dem Gehäuse unerwünschte Geräusche verursachen. Diese Art von Lösung ist im Dokument JPH 11173414 A offenbart.
Das Dokument WO 2010014100 A1 offenbart eine andere Lösung, bei der ein Getriebe eine Schaltmuffe umfasst, die auf einer Schaltnabe zwischen einer eingerückten Position und einer ausgerückten Position gleitend gelagert ist. Die Schaltmuffe umfasst eine Mehrzahl von Zähnen, die dazu konfiguriert sind, mit den Zähnen der Nabe in Eingriff zu kommen. Die Schaltmuffe umfasst ein Merkmal zum Begrenzen der axialen Bewegung eines Zahnrads relativ zur Schaltmuffe, wenn das Zahnrad und die Schaltmuffe im Eingriff sind.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Trotz bekannter Lösungen auf dem Gebiet wäre es wünschenswert, eine Kupplungshülse zu entwickeln, die die Nachteile des Standes der Technik verringert oder zumindest reduziert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine vorteilhafte Kupplungshülse zum Verbinden eines ersten und eines zweiten Bauteils zu erreichen, wobei die Kupplungshülse eine eingeschränkte axiale Bewegung bezüglich des ersten und zweiten Bauteils bereitstellt und Geräusche reduziert, die im Zusammenhang mit dem Anhalten der axialen Bewegung der Kupplungshülse auftreten. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine vorteilhafte Getriebeanordnung zu erzielen, die eine eingeschränkte axiale Bewegung einer Kupplungshülse bereitstellt und Geräusche reduziert, die im Zusammenhang mit dem Stoppen der axialen Bewegung der Kupplungshülse auftreten.
Die hier erwähnten Aufgaben werden durch eine Kupplungshülse, eine Getriebeanordnung, die eine solche Kupplungshülse umfasst, und ein Fahrzeug, das eine solche Getriebeanordnung umfasst, gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Daher wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Kupplungshülse zum Verbinden eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils bereitgestellt, wobei die Kupplungshülse umfasst: eine erste innere Keilanordnung an einem ersten Ende der Kupplungshülse und eine zweite innere Keilanordnung, die an einem zweiten Ende der Kupplungshülse angeordnet ist, wobei die Kupplungshülse dazu konfiguriert ist, über die erste Keilanordnung mit äußeren Keilen des ersten Bauteils gekoppelt zu werden, und wahlweise über die zweite Keilanordnung mit äußeren Keilen des zweiten Bauteils gekoppelt zu werden, wobei die Kupplungshülse dazu konfiguriert ist, drehbar um eine Drehachse angeordnet zu sein, wobei die Kupplungshülse dazu konfiguriert ist, entlang der Drehachse axial beweglich zu sein. Die Kupplungshülse umfasst ferner einen Anschlagabschnitt, der in Zuordnung zu der zweiten Keilanordnung angeordnet ist, wobei der Anschlagabschnitt dazu konfiguriert ist, mit den äußeren Keilen des ersten Bauteils zusammenzuwirken, um die axiale Bewegung der Kupplungshülse zu beschränken.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Getriebeanordnung bereitgestellt, wobei die Getriebeanordnung umfasst: ein erstes drehbares Bauteil und ein zweites drehbares Bauteil, wobei die Getriebeanordnung ferner eine Kupplungshülse wie hierin offenbart zum Verbinden des ersten drehbaren Bauteils und des zweiten drehbaren Bauteils umfasst.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine Getriebeanordnung wie vorstehend erwähnt umfasst.
Kupplungshülsen zum Verbinden zweier Bauteile sind typischerweise dazu steuerbar, sich zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition zu bewegen. In der ersten Endposition kann die Kupplungshülse mit einem ersten Bauteil gekoppelt sein, und in der zweiten Endposition kann die Kupplungshülse mit dem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil gekoppelt sein, wodurch sie die zwei Bauteile verbindet. Die Kupplungshülse kann durch einen Stellantrieb, wie eine Schaltgabel oder Ähnliches, axial bewegt werden. Es ist entscheidend, dass die Kupplungshülse in den Endpositionen anhält und somit die Kupplungshülse in Bezug auf die zwei Bauteile nicht zu weit bewegt wird. Eine übliche Lösung in einem Schalt-/Automatikgetriebe besteht darin, den Stellantrieb / die Schaltgabel mit dem Getriebegehäuse zu verbinden, sodass die axiale Verschiebung der Schaltgabel und damit der Kupplungshülse durch das Gehäuse beschränkt wird. Solche Lösungen können jedoch ein gewisses Geräusch verursachen, wenn die Schaltgabel und damit die Kupplungshülse eine der Endpositionen erreicht. Durch die erfindungsgemäße Kupplungshülse ist der die axiale Bewegung der Kupplungshülse einschränkende Anschlagabschnitt in die Kupplungshülse integriert. Somit definiert die mit den äußeren Keilen des ersten Bauteils zusammenwirkende Kupplungshülse mindestens eine Endposition der Kupplungshülse. Der in die Kupplungshülse integrierte Anschlagabschnitt führt dazu, dass die zusammenwirkenden Oberflächen von der Kupplungshülse umschlossen sind und ein Geräusch, das entsteht, wenn die zusammenwirkenden Oberflächen aufeinander treffen, gekapselt wird. Auf diese Weise verursacht das Anhalten der Bewegung der Kupplungshülse nicht so viel Geräusch. Darüber hinaus wird durch einen Anschlagabschnitt in Verbindung mit der zweiten Keilanordnung der Kupplungshülse eine weniger komplexe Lösung erreicht und die Herstellung erleichtert.
Weitere Aufgaben, Vorteile und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann aus den folgenden Details und auch durch die praktische Umsetzung der Erfindung ersichtlich. Während die Erfindung nachstehend beschrieben wird, ist anzumerken, dass sie nicht auf die beschriebenen spezifischen Details beschränkt ist. Fachleute, die Zugang zu den hierin enthaltenen Lehren haben, werden weitere Anwendungen, Modifikationen und Einbauten in anderen Bereichen erkennen, die im Umfang der Erfindung liegen.
Figurenliste
Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung und deren weiterer Aufgaben und Vorteile sollte die nachstehende detaillierte Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden, in denen dieselben Bezugszeichen ähnliche Elemente in den verschiedenen Zeichnungen bezeichnen und in denen:

1 schematisch ein Fahrzeug gemäß einem Beispiel darstellt;
die 2a-d schematisch eine Kupplungshülse gemäß Beispielen darstellen;
die 3a-b schematisch eine Kupplungshülse gemäß Beispielen darstellen; und
4 schematisch eine Getriebeanordnung gemäß einem Beispiel darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Kupplungshülse zum Verbinden eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils vorgesehen. Die Kupplungshülse umfasst eine erste innere Keilanordnung an einem ersten Ende der Kupplungshülse und eine zweite innere Keilanordnung an einem zweiten Ende der Kupplungshülse; wobei die Kupplungshülse dazu konfiguriert ist, mit äußeren Keilen des ersten Bauteils über die erste Keilanordnung gekoppelt zu sein und wahlweise mit äußeren Keilen des zweiten Bauteils über die zweite Keilanordnung gekoppelt zu sein, wobei die Kupplungshülse so konfiguriert ist, dass sie drehbar um eine Drehachse angeordnet ist, wobei die Kupplungshülse dazu konfiguriert ist, entlang der Drehachse axial beweglich zu sein. Die Kupplungshülse umfasst ferner einen Anschlagabschnitt, der in Verbindung mit der zweiten Keilanordnung angeordnet ist, die dazu konfiguriert ist, mit den äußeren Keilen des ersten Bauteils zusammenzuwirken, um die axiale Bewegung der Kupplungshülse einzuschränken.
Die Kupplungshülse kann dazu konfiguriert sein, koaxial mit dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil angeordnet zu sein. Das erste Bauteil und das zweite Bauteil sind somit koaxial angeordnet. Somit können das erste Bauteil und das zweite Bauteil um die Drehachse drehbar sein. Dass die Kupplungshülse dazu konfiguriert ist, entlang der Drehachse axial beweglich zu sein, bedeutet, dass die Kupplungshülse so konfiguriert ist, dass sie axial verschoben werden kann. Die Kupplungshülse kann somit in Bezug auf das erste Bauteil und das zweite Bauteil axial verschoben werden. Die Kupplungshülse kann so konfiguriert sein, dass sie mittels der ersten inneren Keile mit dem ersten Bauteil ständig gekoppelt ist. Somit kann die Kupplungshülse dazu konfiguriert sein, axial beweglich zu sein, sodass die ersten inneren Keile immer mit den äußeren Keilen des ersten Bauteils in Eingriff sind und dass die zweiten inneren Keile wahlweise mit den äußeren Keilen des zweiten Bauteils in Eingriff sind. Die Kupplungshülse kann dazu konfiguriert sein, zwischen einer eingerückten Position, in der die Kupplungshülse mit dem ersten und dem zweiten Bauteil gekoppelt ist, und einer ausgerückten Position, in der die Kupplungshülse nur mit dem ersten Bauteil gekoppelt ist, axial beweglich zu sein.
Die Kupplungshülse kann einen im Wesentlichen zylindrischen Körper umfassen, der das erste Ende und das zweite Ende einschließt. Der zylindrische Körper kann einen Außenumfang und einen Innenumfang aufweisen. Der Innenumfang des Körpers / der Kupplungshülse kann dazu konfiguriert sein, mindestens einen Teil des ersten Bauteils zu umgeben. Der Körper kann sich in Längsrichtung zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstrecken. Die erste Keilanordnung ist innerhalb des Körpers am ersten Ende des Körpers angeordnet, und die zweite Keilanordnung ist innerhalb des Körpers am zweiten Ende des Körpers angeordnet. Die erste Keilanordnung kann sich entlang eines Teils der Längsausdehnung des Körpers erstrecken. Die zweite Keilanordnung kann sich entlang eines Teils der Längsausdehnung des Körpers erstrecken. Typischerweise sind die erste Keilanordnung und die zweite Keilanordnung so konfiguriert, dass zwischen der ersten Keilanordnung und der zweiten Keilanordnung ein Abstand in Längsrichtung besteht.
Die erste Keilanordnung kann eine Mehrzahl erster Keile umfassen, und die zweite Keilanordnung kann eine Mehrzahl zweiter Keile umfassen. Die ersten Keile und die zweiten Keile können jeweils symmetrisch und gleichmäßig entlang des Innenumfangs des Körpers angeordnet sein. Zwischen zwei benachbarten ersten Keilen ist eine erste Lücke ausgebildet, in die ein äußerer Keil des ersten Bauteils eingepasst werden soll. Die erste Keilanordnung umfasst somit eine Mehrzahl erster Lücken. Zwischen zwei benachbarten zweiten Keilen ist eine zweite Lücke ausgebildet, in die ein äußerer Keil des zweiten Bauteils eingepasst werden soll. Die zweite Keilanordnung umfasst somit eine Mehrzahl zweiter Lücken.
Die erste Keilanordnung und die zweite Keilanordnung können unterschiedlich konfiguriert sein. Somit kann sich die Geometrie der ersten Keile von der Geometrie der zweiten Keile unterscheiden. Die zweiten Keile können eine sich verjüngende Form haben. Somit können die zweiten Keile aus dem Körper herausragen und sich in Richtung zur Mittelachse/Drehachse verjüngen. Jeder der ersten und der zweiten Keile kann sich radial zwischen einer Basis und einer Oberseite erstrecken. Die Basis ist mit dem Körper der Kupplungshülse verbunden, und die Oberseite ist der Drehachse zugewandt. Der Abstand zwischen der Basis und der Oberseite kann als die Höhe des Keils definiert werden. Die Höhe eines Keils kann der Tiefe der benachbarten Lücken entsprechen. Bei den zweiten Keilen ist die Basis größer als die Oberseite. Die zweiten Keile können somit eine Querschnittsform eines Trapezes, vorzugsweise eines gleichschenkligen Trapezes, aufweisen. Gemäß einem anderen Beispiel können die zweiten Keile ein spitzes Ende aufweisen, das der ersten Keilanordnung zugewandt ist. In ähnlicher Weise können die zweiten Keile ein spitzes Ende aufweisen, das in Richtung des zweiten Bauteils weist und somit von der Kupplungshülse abgewandt ist. Die ersten Keile können eine im Wesentlichen rechteckige oder quadratische Querschnittsform aufweisen. Es versteht sich, dass, obwohl bestimmte Beispiele für Konfigurationen der ersten und der zweiten Keile in der vorliegenden Offenbarung vorgestellt werden, die ersten Keile und die zweiten Keile unterschiedliche Geometrien und Formen aufweisen können.
Der Anschlagabschnitt kann dazu konfiguriert sein, mit einer Oberfläche der äußeren Keile des ersten Bauteils zusammenzuwirken, wobei sich die Oberfläche der äußeren Keile des ersten Bauteils senkrecht zur Drehachse erstreckt. Der Anschlagabschnitt kann so konfiguriert sein, dass er an mindestens einem äußeren Keil des ersten Bauteils anliegt und dadurch die axiale Bewegung der Kupplungshülse einschränkt. Somit kann der Anschlagabschnitt dazu konfiguriert sein, eine weitere axiale Bewegung der Kupplungshülse zu verhindern/anzuhalten. In einem Beispiel ist der Anschlagabschnitt so konfiguriert, dass die axiale Bewegung in nur einer Richtung eingeschränkt ist. Typischerweise ist der Anschlagabschnitt so konfiguriert, dass er die axiale Bewegung in Richtung des ersten Bauteils und damit in Richtung weg von dem zweiten Bauteil einschränkt.
Der Anschlagabschnitt kann dazu angeordnet sein, die Kupplungshülse in der ausgerückten Position zu stoppen. Alternativ kann der Anschlagabschnitt dazu angeordnet sein, die Kupplungshülse in der eingerückten Position zu stoppen.
Der Anschlagabschnitt kann in Verbindung mit mindestens einer zweiten Lücke angeordnet sein, die zwischen benachbarten zweiten Keilen der zweiten Keilanordnung ausgebildet ist. Gemäß einem Beispiel umfasst die Kupplungshülse einen Anschlagabschnitt, der dazu konfiguriert ist, mit nur einem äußeren Keil des ersten Bauteils zusammenzuwirken. Alternativ umfasst die Kupplungshülse einen Anschlagabschnitt, der in Verbindung mit mehr als einem zweiten Keil angeordnet ist, wobei der Anschlagabschnitt dazu konfiguriert ist, mit einer Mehrzahl von äußeren Keilen des ersten Bauteils zusammenzuwirken. Alternativ umfasst die Kupplungshülse einen Anschlagabschnitt, der in Verbindung mit jedem zweiten Keil der zweiten Keilanordnung angeordnet ist, wobei der Anschlagabschnitt dazu konfiguriert ist, mit allen äußeren Keilen des ersten Bauteils zusammenzuwirken. Somit kann sich der Anschlagabschnitt entlang des Innenumfangs der Kupplungshülse erstrecken. Auf diese Weise wird die beim Stoppen der Kupplungshülse auf den Anschlagabschnitt ausgeübte Last auf eine größere Fläche verteilt.
Gemäß einem Beispiel umfasst der Anschlagabschnitt eine Anschlagfläche mit einer Ebene, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Drehachse verläuft. Die Anschlagfläche kann in Zusammenhang mit der zweiten Keilanordnung ausgebildet sein. In einem Beispiel ist der Anschlagabschnitt so angeordnet, dass er die axiale Bewegung anhält, sodass die zweite Keilanordnung und damit das zweite Ende der Kupplungshülse niemals das erste Bauteil umgibt. Der Anschlagabschnitt kann so angeordnet sein, dass die äußeren Keile des ersten Bauteils an der Anschlagfläche anliegen und dadurch eine weitere axiale Bewegung der Kupplungshülse verhindern. Somit kann die Anschlagfläche in Richtung der ersten Keilanordnung gewandt sein.
Gemäß einem Beispiel ist die zweite Keilanordnung mit einem Außendurchmesser und einem Innendurchmesser konfiguriert, wobei der Außendurchmesser der zweiten Keilanordnung kleiner als ein Außendurchmesser der äußeren Keile des ersten Bauteils ist. Der Außendurchmesser von inneren Keilen ist typischerweise als der Abstand zwischen den Basen von zwei entgegengesetzt angeordneten inneren Keilen definiert. Da die Lücke zwischen zwei benachbarten Keilen zwischen den Basen der zwei benachbarten Keile ausgebildet ist, kann der Außendurchmesser der inneren Keile als der Abstand zwischen zwei entgegengesetzt angeordneten Lücken definiert werden. Der Innendurchmesser der inneren Keile ist typischerweise als der Abstand zwischen der Oberseite von zwei entgegengesetzt angeordneten inneren Keilen definiert. Der Außendurchmesser von äußeren Keilen ist typischerweise als der Abstand zwischen der Oberseite von zwei entgegengesetzt angeordneten äußeren Keilen definiert. Die inneren Keile der Kupplungshülse greifen in die äußeren Keile des ersten Bauteils und/oder des zweiten Bauteils ein. Dadurch, dass der Außendurchmesser der zweiten Keilanordnung kleiner als der Außendurchmesser der äußeren Keile des ersten Bauteils ist, passen die äußeren Keile des ersten Bauteils nicht in das zweite Ende der Kupplungshülse. Insbesondere passen die äußeren Keile des ersten Bauteils nicht in die zweiten Lücken der zweiten Keilanordnung. Wenn die Kupplungshülse axial in Richtung des ersten Bauteils verschoben ist, liegen die äußeren Keile des ersten Bauteils schließlich an dem Anschlagabschnitt an, der durch die zweite Keilanordnung der Kupplungshülse ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Kupplungshülse nicht weiter in Richtung des ersten Bauteils und über dieses hinaus bewegt werden. Der Anschlagabschnitt und/oder die Anschlagfläche können somit Teil der zweiten Keilanordnung sein.
Die erste Keilanordnung kann mit einem Außendurchmesser und einem Innendurchmesser konfiguriert sein, wobei der Außendurchmesser der ersten Keilanordnung größer ist als der Außendurchmesser der zweiten Keilanordnung. Dies bedeutet, dass die Basis jedes zweiten Keils radial näher an der Drehachse liegt als die Basis jedes ersten Keils. Der Außendurchmesser der ersten Keilanordnung ist typischerweise größer als der Außendurchmesser der äußeren Keile des ersten Bauteils, sodass die ersten Keile und die äußeren Keile des ersten Bauteils in Eingriff kommen können. Somit passt der äußere Keil des ersten Bauteils in die ersten Lücken zwischen den ersten Keilen der ersten Keilanordnung.
Gemäß einem Beispiel umfasst die Kupplungshülse einen Zwischenabschnitt zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende, wobei der Innendurchmesser des Zwischenabschnitts größer ist als der Außendurchmesser der zweiten Keilanordnung. Der Zwischenabschnitt der Kupplungshülse ist nicht mit Keilen versehen. Der Innendurchmesser des Zwischenabschnitts kann dem Außendurchmesser der ersten Keilanordnung ähnlich sein. Der Anschlagabschnitt kann zwischen dem Zwischenabschnitt und den zweiten Keilen ausgebildet sein. In dem Übergang zwischen dem Zwischenabschnitt und der zweiten Keilanordnung kann die Kupplungshülse somit eine Schulter umfassen, die den Anschlagabschnitt ausbildet.
Die Kupplungshülse kann ferner einen/eine Außenkanal/-nut/-schlitz umfassen, der bzw. die dazu konfiguriert ist, in einen Steller zum axialen Verschieben der Kupplungshülse einzugreifen. Der/die Außenkanal/-nut/-schlitz kann an der Außenseite des Körpers angeordnet sein.
Die Kupplungshülse kann zum Verbinden eines ersten drehbaren Bauteils und eines zweiten drehbaren Bauteils konfiguriert sein. Gemäß einem Beispiel ist die Kupplungshülse so konfiguriert, dass sie Bestandteil eines Getriebes ist, wobei das erste Bauteil eine Zahnwelle und das zweite Bauteil ein Zahnrad ist. Alternativ ist das erste Bauteil ein Zahnrad und das zweite Bauteil ein Zahnrad, oder das erste Bauteil und das zweite Bauteil sind Zahnwellen. Die Kupplungshülse gemäß der Offenbarung kann zum Ein- und Ausrücken von Zahnrädern in einem Getriebe verwendet werden. Die Kupplungshülse gemäß der Offenbarung kann zum Verbinden verschiedener Getriebewellen in einem Getriebe verwendet werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Getriebeanordnung bereitgestellt. Die Getriebeanordnung umfasst ein erstes drehbares Bauteil und ein zweites drehbares Bauteil; wobei die Getriebeanordnung ferner eine Kupplungshülse, wie die hier offenbarte, zum Verbinden des ersten drehbaren Bauteils und des zweiten drehbaren Bauteils umfasst. Die Getriebeanordnung kann ein Planetengetriebe sein. Es versteht sich, dass alle in Bezug auf den Aspekt der Kupplungshülse hierin genannten Merkmale und Beispiele auch auf den Aspekt der Getriebeanordnung der vorliegenden Offenbarung anwendbar sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug umfasst eine Getriebeanordnung wie vorstehend offenbart.
Die vorliegende Offenbarung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren weiter veranschaulicht.
1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Fahrzeugs 1 mit einer Antriebseinheit 2. Das Fahrzeug 1 umfasst auch eine Getriebeanordnung 10 mit einer Kupplungshülse 20. Die Kupplungshülse 20 ist in den 2-3 näher beschrieben. Das Fahrzeug 1 kann ein Schwerfahrzeug sein, z. B. ein LKW oder ein Bus. Das Fahrzeug 1 kann alternativ ein Personenkraftwagen sein. Das Fahrzeug 1 kann manuell, ferngesteuert oder autonom betrieben sein.
Die 2a-d zeigen schematisch eine Kupplungshülse 20 zum Verbinden eines ersten Bauteils 12 und eines zweiten Bauteils 14 gemäß Beispielen. Die Kupplungshülse 20 kann in einem Fahrzeug 1 angeordnet sein. Das Fahrzeug 1 kann wie in 1 offenbart konfiguriert sein. Die Kupplungshülse 20 umfasst eine erste innere Keilanordnung 300, die an einem ersten Ende 21 der Kupplungshülse 20 angeordnet ist, und eine zweite innere Keilanordnung 400, die an einem zweiten Ende 22 der Kupplungshülse 20 angeordnet ist. Die erste Keilanordnung 300 ist dazu konfiguriert, mit äußeren Keilen 13 des ersten Bauteils 12 gekoppelt/in Eingriff gebracht zu werden, und die zweite Keilanordnung 40 ist dazu konfiguriert, wahlweise mit äußeren Keilen 15 des zweiten Bauteils 14 gekoppelt/in Eingriff gebracht zu werden. Die Kupplungshülse 20 ist so konfiguriert, dass sie drehbar um eine Drehachse A angeordnet ist. Die Kupplungshülse 20 ist auch dazu konfiguriert, entlang der Drehachse A axial beweglich zu sein, was in den Figuren mit einem Doppelpfeil dargestellt ist.
Die Kupplungshülse 20 umfasst ferner einen Anschlagabschnitt 24, der in Zuordnung zu der zweiten Keilanordnung 400 angeordnet ist. Der Anschlagabschnitt 24 ist dazu konfiguriert, mit einer Oberfläche der äußeren Keile 13 des ersten Bauteils 12 zusammenzuwirken, um die axiale Bewegung der Kupplungshülse 20 zu beschränken.
Die Kupplungshülse 20 kann einen im Wesentlichen zylindrischen Körper 23 mit dem ersten Ende 21 und dem zweiten Ende 22 umfassen. Der Körper 23 hat eine Längsausdehnung (Länge) L, die sich zwischen dem ersten Ende 21 und dem zweiten Ende 23 erstreckt. Die erste Keilanordnung 300 erstreckt sich entlang eines Teils der Längsausdehnung L des Körpers 23 und die zweite Keilanordnung 400 erstreckt sich entlang eines Teils der Längsausdehnung L des Körpers 23. Die erste Keilanordnung 300 umfasst eine Mehrzahl erster Keile 30 und die zweite Keilanordnung umfasst eine Mehrzahl zweiter Keile 40. Die ersten Keile 30 und die zweiten Keile 40 können jeweils symmetrisch und gleichmäßig entlang des Innenumfangs des Körpers 23 angeordnet sein.
Jeder der ersten und der zweiten Keile 30, 40 erstreckt sich radial zwischen einer Basis 32, 42 und einer Oberseite 34, 44. Die Basis 32, 42 ist mit dem Körper 23 der Kupplungshülse 20 verbunden, und die Oberseite 34, 44 ist der Drehachse A zugewandt. Die zweiten Keile 40 können eine sich verjüngende Form aufweisen. Somit können sich die zweiten Keile 40 in Richtung der Drehachse A verjüngen. Die Basis 42 der zweiten Keile 40 kann somit größer sein als die Oberseite 44 der zweiten Keile 40. Die ersten Keile 30 können eine im Wesentlichen rechteckige oder quadratische Querschnittsform aufweisen.
Der Anschlagabschnitt 24 ist so konfiguriert, dass er an mindestens einem äußeren Keil 13 des ersten Bauteils 12 anliegt und dadurch die axiale Bewegung der Kupplungshülse 20 einschränkt. Der Anschlagabschnitt 24 kann dazu konfiguriert sein, die axiale Bewegung in Richtung des ersten Bauteils 12 und damit in Richtung weg von dem zweiten Bauteil 14 zu beschränken.
Die zweite Keilanordnung 400 ist mit einem Außendurchmesser DS_außen und einem Innendurchmesser DS_innen konfiguriert, und die erste Keilanordnung 300 ist mit einem Außendurchmesser DF_außen und einem Innendurchmesser DF_innen konfiguriert. Der Außendurchmesser DS_außen der zweiten Keilanordnung 400 kann kleiner sein als ein Außendurchmesser DE_außen der äußeren Keile 13 des ersten Bauteils 12. Auf diese Weise passen die äußeren Keile 13 des ersten Bauteils 12 nicht zwischen die zweiten Keile 40 der Kupplungshülse 20, und der Anschlagabschnitt 24 bildet auf diese Weise einen Teil der zweiten Keilanordnung 400 aus. Der Außendurchmesser DF_außen der ersten Keilanordnung 300 ist typischerweise größer als der Außendurchmesser DE_außen der äußeren Keile 13 des ersten Bauteils 12, sodass die ersten Keile 30 und die äußeren Keile 13 des ersten Bauteils 12 in Eingriff kommen können. Somit passen die äußeren Keile 13 des ersten Bauteils 12 in die Lücken (nicht dargestellt) zwischen den ersten Keilen 30 der Kupplungshülse 20. Der Außendurchmesser DS_außen , DF_außen der inneren Keilanordnungen 300, 400 ist definiert als der Abstand zwischen den Basen 32, 42 von zwei entgegengesetzt angeordneten inneren Keilen 30, 40. Der kleinere Durchmesser DS_innen , DF_innen der inneren Keilanordnungen 300, 400 ist definiert als der Abstand zwischen der Obereite 34, 44 von zwei entgegengesetzt angeordneten inneren Keilen 30, 40.
Die Kupplungshülse 20 kann ferner einen Außenkanal 60 umfassen, der dazu konfiguriert ist, mit einem Stellantrieb zum axialen Verschieben der Kupplungshülse 20 in Eingriff zu kommen. Der Außenkanal 60 kann auf der Außenseite des Körpers 23 ausgebildet sein.
Die 2a-b zeigen ein Beispiel, bei dem der Anschlagabschnitt 24 dazu konfiguriert ist, die Kupplungshülse 20 in der ausgerückten Position zu stoppen. 2a zeigt die Kupplungshülse 20, die koaxial mit dem ersten Bauteil 12 und dem zweiten Bauteil 14 angeordnet ist. Die Kupplungshülse 20 befindet sich in dieser Figur in einer ausgerückten Position, in der die erste Keilanordnung 300 mit den äußeren Keilen 13 des ersten Bauteils 12 in Eingriff steht, die zweite Keilanordnung 400 jedoch nicht mit den äußeren Keilen 15 des zweiten Bauteils 14 in Eingriff steht. Die Kupplungshülse 20 kann so konfiguriert sein, dass sie immer mittels der ersten inneren Keilanordnung 300 mit dem ersten Bauteil 12 gekoppelt ist. In der ausgerückten Position liegt der Anschlagabschnitt 24 an den äußeren Keilen 13 des ersten Bauteils 12 an, und die Kupplungshülse 20 kann somit in der Figur nicht weiter nach rechts bewegt werden.
2b zeigt die Kupplungshülse in einer eingerückten Position, in der die Kupplüngshülse 20 mittels der ersten Keilanordnung 300 mit dem ersten Bauteil 12 und mittels der zweiten Keilanordnung 400 mit dem zweiten Bauteil 14 gekoppelt ist.
Die 2c-d zeigen ein Beispiel, bei dem der Anschlagabschnitt 24 dazu konfiguriert ist, die Kupplungshülse 20 in der eingerückten Position zu stoppen. 2c zeigt die Kupplungshülse 20, die koaxial mit dem ersten Bauteil 12 und dem zweiten Bauteil 14 angeordnet ist. Die Kupplungshülse 20 befindet sich in dieser Figur in einer ausgerückten Position, in der die erste Keilanordnung 300 mit den äußeren Keilen 13 des ersten Bauteils 12 in Eingriff steht, die zweite Keilanordnung 400 jedoch nicht mit den äußeren Keilen 15 des zweiten Bauteils 14 in Eingriff steht. Die Kupplungshülse 20 kann so konfiguriert sein, dass sie immer mittels der ersten inneren Keilanordnung 300 mit dem ersten Bauteil 12 gekoppelt ist. 2d zeigt die Kupplungshülse in einer eingerückten Position, in der die Kupplungshülse 20 mittels der ersten Keilanordnung 300 mit dem ersten Bauteil 12 und mittels der zweiten Keilanordnung 400 mit dem zweiten Bauteil 14 gekoppelt ist. Die Kupplungshülse 20 wurde somit im Vergleich zu der in 2c dargestellten ausgerückten Position nach rechts bewegt. In der eingerückten Position liegt der Anschlagabschnitt 24 an den äußeren Keilen 13 des ersten Bauteils 12 an, und die Kupplungshülse 20 kann somit in der Figur nicht weiter nach rechts bewegt werden.
Die 3a-3b stellen schematisch eine Kupplungshülse 20 gemäß Beispielen der vorliegenden Offenbarung dar. Die Kupplungshülse 20 kann konfiguriert sein wie in den 2a-d offenbart. Die 3a-b zeigen eine perspektivische Ansicht der Kupplungshülse 20. Die Mehrzahl erster Keile 30 und erster Lücken 36 der ersten Keilanordnung 300 sowie die Mehrzahl zweiter Keile 40 und zweiter Lücken 46 der zweiten Keilanordnung 400 ist dargestellt. In diesen Figuren umfasst die Kupplungshülse 20 einen Anschlagabschnitt 24, der sich entlang des Innenumfangs der Kupplungshülse 20 an der zweiten Keilanordnung 400 erstreckt.
In diesen Beispielen umfasst die Kupplungshülse ferner einen Zwischenabschnitt 50 zwischen dem ersten Ende 21 und dem zweiten Ende 22, wobei der Innendurchmesser des Zwischenabschnitts 50 größer ist als der Außendurchmesser DS_außen der zweiten Keilanordnung 400. Der Zwischenabschnitt 50 der Kupplungshülse ist nicht mit Keilen versehen. Der Innendurchmesser des Zwischenabschnitts 50 kann dem Außendurchmesser DF_außen der ersten Keile ähnlich sein.
3a zeigt auch eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der Kupplungshülse 20, um den Anschlagabschnitt 24 deutlicher zu zeigen. Der Anschlagabschnitt 24 umfasst eine Anschlagfläche 26, die den ersten Keilen 30 der Kupplungshülse 20 zugewandt ist. Der Anschlagabschnitt 24 und damit die Anschlagfläche 26 ist im Übergang zwischen dem Zwischenabschnitt 50 und der zweiten Keilanordnung 400 ausgebildet. In dem in 3b gezeigten Beispiel haben die zweiten Keile 40 ein spitzes Ende 43, das der ersten Keilanordnung 300 zugewandt ist. Dies ist speziell in der vergrößerten Ansicht eines Abschnitts der Kupplungshülse 20 in 3b dargestellt. Obwohl dies in der Figur nicht gezeigt ist, können die zweiten Keile 40 auch ein ähnlich spitzes Ende 45 aufweisen, das von der Kupplungshülse 20 weg weist.
4 veranschaulicht schematisch eine Getriebeanordnung 10 gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung. Die Getriebeanordnung 10 kann ein konventionelles Getriebe für ein Fahrzeug 1 sein. Die Getriebeanordnung 10 kann ein Planetengetriebe sein. Die Getriebeanordnung 10 kann somit für ein Fahrzeug 1, wie es in 1 offenbart ist, konfiguriert sein. In diesem Beispiel umfasst die Getriebeanordnung 10 ein erstes drehbares Bauteil 12 und ein zweites drehbares Bauteil 14. Das erste und das zweite Bauteil 12, 14 können mittels einer Kupplungshülse 20 der Getriebeanordnung 10 verbunden sein. Die Kupplungshülse 20 kann konfiguriert sein wie in den 2a-d oder den 3a-b offenbart. In der Getriebeanordnung 10 kann das erste drehbare Bauteil 12 eine Eingangswelle, eine Hauptwelle, eine Ausgangswelle oder eine Vorgelegewelle der Getriebeanordnung 10 sein. Die Getriebeanordnung 10 umfasst ferner eine Anzahl von Zahnradpaaren 17. Jedes Zahnradpaar 17 umfasst typischerweise ein Ritzel, das fest auf einer Welle 12 angeordnet ist, und ein Zahnrad 14, das über die Kupplungshülse 20 wahlweise mit einer Welle 12 gekoppelt werden kann. Das zweite drehbare Bauteil 14 kann somit ein Zahnrad 14 sein. Es versteht sich, dass dies nur ein Beispiel dafür ist, wie die Getriebeanordnung 10 konfiguriert werden könnte, und die Getriebeanordnung 10 somit unterschiedlich konfiguriert werden kann.
Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist zur Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die beschriebenen Varianten beschränken. Viele Modifikationen und Variationen werden für einen Fachmann offensichtlich sein. Die Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktischen Anwendungen am besten zu erklären und es somit Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung für verschiedene Ausführungsformen und mit den verschiedenen, für die beabsichtigte Verwendung geeigneten Modifikationen zu verstehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010014100 A1 [0003]

Claims

Kupplungshülse (20) zum Verbinden eines ersten Bauteils (12) und eines zweiten Bauteils (14), wobei die Kupplungshülse (20) umfasst: eine erste innere Keilanordnung (300) an einem ersten Ende (21) der Kupplungshülse (20); und eine zweite innere Keilanordnung (400) an einem zweiten Ende (22) der Kupplungshülse (20); wobei die Kupplungshülse (20) dazu konfiguriert ist, über die erste Keilanordnung (300) mit äußeren Keilen (13) des ersten Bauteils (12) gekoppelt zu werden, und wahlweise über die zweite Keilanordnung (400) mit äußeren Keilen (15) des zweiten Bauteils (14) gekoppelt zu werden, wobei die Kupplungshülse (20) so konfiguriert ist, dass sie drehbar um eine Drehachse (A) angeordnet ist, wobei die Kupplungshülse (20) dazu konfiguriert ist, entlang der Drehachse (A) axial beweglich zu sein, wobei die Kupplungshülse (20) ferner umfasst: einen Anschlagabschnitt (24), der in Zuordnung zu der zweiten Keilanordnung (400) angeordnet ist, wobei der Anschlagabschnitt (24) dazu konfiguriert ist, dass er mit den äußeren Keilen (13) des ersten Bauteils (12) zusammenzuwirken, um die axiale Bewegung der Kupplungshülse (20) zu beschränken.
Kupplungshülse (20) nach Anspruch 1, wobei die erste Keilanordnung (300) und die zweite Keilanordnung (400) unterschiedlich konfiguriert sind.
Kupplungshülse (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Anschlagabschnitt (24) eine Anschlagfläche (26) mit einer Ebene aufweist, die rechtwinklig zur Drehachse (A) verläuft.
Kupplungshülse (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Keilanordnung (400) mit einem Außendurchmesser (DS_außen) und einem Innendurchmesser (DSinnen) konfiguriert ist, wobei der Außendurchmesser (DS_außen) kleiner als ein Außendurchmesser (DE_außen) der äußeren Keile (13) des ersten Bauteils (12) ist.
Kupplungshülse (20) nach Anspruch 4, wobei die erste Keilanordnung (300) mit einem Außendurchmesser (DF_außen) und einem Innendurchmesser (DF_innen) konfiguriert ist, wobei der Außendurchmesser (DF_außen) größer als der Außendurchmesser (DS_außen) der zweiten Keilanordnung (400) ist.
Kupplungshülse (20) nach Anspruch 5, wobei die Kupplungshülse (20) einen Zwischenabschnitt (50) zwischen dem ersten Ende (21) und dem zweiten Ende (22) umfasst, wobei der Innendurchmesser des Zwischenabschnitts (50) größer als der Außendurchmesser (DS_außen) der zweiten Keilanordnung (400) ist.
Kupplungshülse (20) nach Anspruch 6, wobei der Anschlagabschnitt (24) zwischen dem Zwischenabschnitt (50) und der zweiten Keilanordnung (400) ausgebildet ist.
Kupplungshülse (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungshülse (20) dazu konfiguriert ist, Bestandteil einer Getriebeanordnung (10) zu sein.
Getriebeanordnung (10), umfassend: ein erstes drehbares Bauteil (12); und ein zweites drehbares Bauteil (14); wobei die Getriebeanordnung (10) ferner eine Kupplungshülse (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Verbinden des ersten drehbaren Bauteils (12) und des zweiten drehbaren Bauteils (14) umfasst.
Fahrzeug (1) mit einer Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 9.