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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Kupplungsanordnungen und im Besonderen Kupplungsanordnungen für Getriebeanwendungen.
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HINTERGRUND
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Eine Kupplung ist ein Bauteil, das zum wahlweisen Verkuppeln zweier oder mehrerer Bauteile wie drehbarer Wellen verwendet wird. Die Kupplung kann in Eingriff gebracht werden, um die Bauteile zu verkuppeln, und aus dem Eingriff gelöst werden, um die Bauteile zu entkuppeln.
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KURZDARSTELLUNG
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Im Allgemeinen stellen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine Kupplungsanordnung bereit, die einen Aktor, einen Außenring mit einer ersten Tasche und einer zweiten Tasche, die in einer Innenfläche davon definiert sind, und einen Innenring einschließt, der vom Außenring aus radial weiter innen angeordnet und um eine Achse in eine erste und in eine zweite Drehrichtung drehbar ist. Eine Strebe ist in der ersten Tasche angeordnet und dazu konfiguriert, vom Aktor in die erste oder in die zweite Drehrichtung gedreht zu werden. Eine Sperrklinke ist in der zweiten Tasche angeordnet und derart konfiguriert, dass die Drehung der Strebe die Sperrklinke zu Zähnen, die auf einer Außenfläche des Innenrings angeordnet sind, für den Eingriff mit diesen hin drückt, um eine Drehung des Innenrings in die erste Drehrichtung und/oder in die zweite Drehrichtung zu verhindern. In einer ersten Betriebsart berührt die Sperrklinke die Zähne nicht, ist der Innenring in die erste Drehrichtung und in die zweite Drehrichtung drehbar und ist der Aktor in einem ausgeschalteten Zustand. In einer zweiten Betriebsart ist die Sperrklinke mit den Zähnen in Teileingriff, kann sich der Innenring frei in die zweite Drehrichtung drehen und wird an einer Drehung in die erste Drehrichtung gehindert und ist der Aktor in einem eingeschalteten Zustand. In einer dritten Betriebsart ist die Sperrklinke mit den Zähnen in vollständigem Eingriff und wird der Innenring an einer Drehung in die erste und an einer in die zweite Drehrichtung gehindert.
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In Ausführungsformen schließt der Aktor eine Betätigungsplatte mit einer Kerbe ein. Die Strebe schließt einen Körperabschnitt, einen ersten Flansch, der sich vom Körperabschnitt radial nach außen erstreckt, und einen zweiten Flansch ein, der sich vom Körperabschnitt radial nach innen erstreckt. Der erste Flansch ist in der Kerbe der Betätigungsplatte aufgenommen. Der erste Flansch ist dazu konfiguriert, sich als Reaktion auf eine axiale Verlagerung der Betätigungsplatte in eine erste axiale Richtung oder in eine zweite axiale Richtung in der ersten Tasche zwischen einer ersten Wand und einer zweiten Wand zu drehen. Der Außenring kann eine dritte Tasche neben der ersten Tasche und eine erste Feder, die in der dritten Tasche angeordnet und radial mit der Betätigungsplatte ausgerichtet ist, einschließen. Die Feder kann die Betätigungsplatte in einer ersten Position vorspannen, in der der erste Flansch die erste Wand berührt.
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In Ausführungsformen ist in der ersten Betriebsart die Betätigungsplatte in der ersten Position; berührt der erste Flansch der Strebe die erste Wand der ersten Tasche; liegt der zweite Flansch der Strebe an einer Innenfläche des Außenrings an; und ist die Sperrklinke durch eine zweite Feder, die in der zweiten Tasche angeordnet ist, in einer zurückgezogenen Position derart vorgespannt, dass ein Spalt zwischen der Sperrklinke und den Zähnen des Innenrings gebildet ist. In der zweiten Betriebsart: wird die Betätigungsplatte durch den Aktor in eine erste axiale Richtung in eine zweite Position bewegt, wobei die erste Feder in der dritten Tasche teilweise zusammengedrückt wird; wird der erste Flansch durch die Betätigungsplatte in die zweite Drehrichtung in eine Position zwischen der ersten Wand und der zweiten Wand gedreht; und drückt der zweite Flansch der Strebe die Sperrklinke in einen Teileingriff mit den Zähnen des Innenrings, um eine Drehung des Innenrings in die zweite Drehrichtung zu ermöglichen und eine Drehung des Innenrings in die erste Drehrichtung zu verhindern. In der dritten Betriebsart wird die Betätigungsplatte durch den Aktor weiter in die erste axiale Richtung in eine dritte Position bewegt wird, wobei die erste Feder in der dritten Tasche vollständig zusammengedrückt wird; wird der erste Flansch durch die Betätigungsplatte weiter in die zweite Drehrichtung gedreht, um die zweite Wand der ersten Tasche zu berühren; und wird der zweite Flansch der Strebe zwischen dem Außenring und der Sperrklinke gedreht, um die Sperrklinke mit den Zähnen des Innenrings zu verriegeln und eine Drehung des Innenrings in die erste und eine in die zweite Drehrichtung zu verhindern. Der zweite Flansch kann auf einem flachen Gebiet einer Außenfläche der Sperrklinke angeordnet sein.
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In Ausführungsformen wird für den Übergang aus der zweiten Betriebsart in die erste Betriebsart der Aktor in einen ausgeschalteten Zustand versetzt und die Betätigungsplatte durch die erste Feder in eine zweite axiale Richtung in die erste Position bewegt, wodurch der erste Flansch in die erste Drehrichtung gedreht wird, um die erste Wand zu berühren. In Ausführungsformen wird für den Übergang aus der zweiten Betriebsart in die dritte Betriebsart ein Umkehrdrehmoment auf den Innenring angelegt. In Ausführungsformen wird für den Übergang aus der dritten Betriebsart in die erste Betriebsart der Aktor in einen ausgeschalteten Zustand versetzt und ein Umkehrdrehmoment auf den Innenring angelegt.
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In Ausführungsformen ist eine Kupplungsanordnung mit einem Aktor, einem Außenring mit einer ersten Tasche und einer zweiten Tasche und einem Innenring versehen, der radial innerhalb des Außenrings angeordnet und um eine Achse in eine erste Drehrichtung und eine entgegengesetzte zweite Drehrichtung drehbar ist. Eine Strebe und eine Sperrklinke können drehbar in der ersten bzw. in der zweiten Tasche angeordnet sein. Die Sperrklinke kann dazu konfiguriert sein, durch die Strebe gedreht zu werden, um mit an einer Außenfläche des Innenrings angeordneten Zähnen wahlweise in Eingriff zu gelangen, um eine Drehung des Innenrings in die erste Drehrichtung und/oder in die zweite Drehrichtung zu verhindern. In einer Zwischenbetriebsart ist der Aktor in einem eingeschalteten Zustand, steht die Sperrklinke mit den Zähnen des Innenrings in Teileingriff und kann der Innenring sich frei in die zweite Drehrichtung drehen und wird an einer Drehung in die erste Drehrichtung gehindert. Als Reaktion darauf, dass der Aktor während der Zwischenbetriebsart in einen ausgeschalteten Zustand versetzt ist, dreht sich die Sperrklinke zum Außenring hin und von den Zähnen weg in eine zurückgezogene Position, die sowohl eine Drehung des Innenrings in die erste als auch eine in die zweite Drehrichtung ermöglicht. Als Reaktion auf das Anlegen eines Umkehrdrehmoments auf den Innenring während der Zwischenbetriebsart wird die Sperrklinke in einen vollständigen Eingriff mit den Zähnen gezwungen, um sowohl eine Drehung des Innenrings in die erste als auch eine in die zweite Drehrichtung zu verhindern.
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In Ausführungsformen schließt der Aktor eine Betätigungsplatte mit einer Kerbe ein. Die Strebe schließt einen Körperabschnitt, einen ersten Flansch, der sich vom Körperabschnitt radial nach außen erstreckt, und einen zweiten Flansch ein, der sich vom Körperabschnitt radial nach innen erstreckt. Der erste Flansch kann in der Kerbe der Betätigungsplatte aufgenommen und dazu konfiguriert sein, durch axiale Verlagerung der Betätigungsplatte in der ersten Tasche gedreht zu werden. In einem Freilaufmodus berührt die Sperrklinke die Zähne nicht, berührt der erste Flansch der Strebe eine erste Wand der ersten Tasche, ist der Innenring in die erste Drehrichtung und in die zweite Drehrichtung drehbar und ist der Aktor im ausgeschalteten Zustand. In einem verriegelten Modus steht die Sperrklinke mit den Zähnen in vollständigem Eingriff, berührt der erste Flansch der Strebe eine der ersten Wand gegenüberliegende zweite Wand der ersten Tasche, ist der zweite Flansch der Strebe auf einem flachen Gebiet der Sperrklinke zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet und wird der Innenring sowohl daran gehindert, sich in die erste, als auch daran, sich in die zweite Drehrichtung zu drehen.
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In Ausführungsformen kann der Aktor ein Magnet sein, der dazu konfiguriert ist, die Betätigungsplatte in eine axialen Richtung zu bewegen, um die Strebe in der ersten Tasche zu drehen. Der Außenring kann eine dritte Tasche neben der ersten Tasche einschließen, und eine Feder kann in der dritten Tasche angeordnet und dazu konfiguriert sein, die Betätigungsplatte zum Aktor hin vorzuspannen. Die Betätigungsplatte kann dazu konfiguriert sein, sich als Reaktion darauf, dass der Aktor in den eingeschalteten Zustand versetzt wird, axial in die dritte Tasche zu verlagern, um die Feder zusammenzudrücken und die Strebe in der ersten Tasche zu drehen. Eine Feder kann ferner in der zweiten Tasche angeordnet und dazu konfiguriert sein, die Sperrklinke zum Außenring hin und vom Innenring weg vorzuspannen.
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Hier offenbarte Ausführungsformen stellen den vorteilhaften Nutzen einer Übergangs- oder Zwischenbetriebsart zwischen verriegelten und gelösten Positionen der Kupplungsanordnung bereit, der eine „Umentscheidung“ betreffend des Kupplungseingriffs ohne zusätzliches Signal an die Kupplung ermöglicht.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Vorderansicht einer Kupplungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 2 ist eine Querschnittsansicht der in 1 dargestellten Kupplungsanordnung.
- 3 ist eine vergrößerte Ansicht der in 2 dargestellten Anordnung aus Sperrklinke und Strebe.
- 4 ist eine Explosionsansicht der in 1 dargestellten Kupplungsanordnung.
- 5 zeigt eine gelöste oder Freilaufbetriebsart der in 1 dargestellten Kupplungsanordnung.
- 6 zeigt eine Übergangs- oder Zwischenbetriebsart der in 1 dargestellten Kupplungsanordnung.
- 7 zeigt eine Eingriffs- oder verriegelte Betriebsart der in 1 dargestellten Kupplungsanordnung.
- 8 ist eine Vorderansicht einer Kupplungsanordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 9 ist eine Querschnittsansicht der in 8 dargestellten Kupplungsanordnung.
- 10 ist eine vergrößerte Ansicht der in 9 dargestellten Anordnung aus Sperrklinke und Strebe.
- 11 ist eine Explosionsansicht der in 8 dargestellten Kupplungsanordnung.
- 12 zeigt eine gelöste oder Freilaufbetriebsart der in 8 dargestellten Kupplungsanordnung.
- 13 zeigt eine Übergangs- oder Zwischenbetriebsart der in 8 dargestellten Kupplungsanordnung.
- 14 zeigt eine Eingriffs- oder verriegelte Betriebsart der in 8 dargestellten Kupplungsanordnung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin beschrieben. Es ist zu beachten, dass gleiche Bezugszeichen, die in unterschiedlichen Zeichnungsansichten vorkommen, identische oder funktionell ähnliche Strukturelemente bezeichnen. Ebenso versteht sich, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind spezifische strukturelle und funktionelle Details, die hierin offenbart sind, nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um der Fachperson auf dem Gebiet beizubringen, die Ausführungsformen auf verschiedene Weise anzuwenden. Wie jede Fachperson auf dem Gebiet verstehen wird, können verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine der Figuren dargestellt und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die abgebildeten Merkmalskombinationen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit der Lehre dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen bzw. Implementationen erwünscht sein.
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Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die 1 bis 4. 1 zeigt eine Vorderansicht der Kupplungsanordnung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 2 ist eine Querschnittsansicht der Kupplungsanordnung 100. 3 ist eine vergrößerte Ansicht der Anordnung aus Sperrklinke und Strebe der Kupplungsanordnung 100. 4 ist eine Explosionsansicht der Kupplungsanordnung 100. Die Kupplungsanordnung 100 schließt eine Halte- oder hintere Abdeckplatte 102, Außenring 104, Innenring 106, Lager 108 und 110, vordere Abdeckplatte 112, Aktor oder Magnet 114, Sensor 116, Strebe 118 und Sperrklinke 120 ein. Lager 108 und 110 sind auf gegenüberliegenden axialen Seiten des Innenrings 106 angeordnet. Der Außenring 104 schließt Taschen oder Aussparungen 122 und 124 ein, die in einer Innenfläche davon definiert sind und sich radial nach innen zum Innenring 106 hin öffnen. Die Taschen 122 und 124 sind dazu gebildet und bemessen, die Strebe 118 bzw. die Sperrklinke 120 aufzunehmen. Die Strebe 118 und die Sperrklinke 120 sind in den Taschen 122 und 124 schwenkbar oder drehbar. Die Strebe 118 wird durch die Feder 126 in der Tasche 122 gehalten, und die Sperrklinke 120 wird durch die Feder 128 in der Tasche 124 gehalten. Die Federn 126 und 128 spannen die Strebe 118 bzw. die Sperrklinke 120 zum Außenring 104 hin und vom Innenring 106 weg vor. Das heißt, die Sperrklinke 120 berührt die Zähne 130 des Innenrings 106 nicht, sodass zwischen der Sperrklinke 120 und dem Innenring 106 ein Spalt ist. In dieser Position kann sich der Innenring frei um eine Achse in die erste Drehrichtung R1 oder in eine entgegengesetzte zweite Drehrichtung R2 drehen.
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Die Kupplungsanordnung 100 schließt ferner eine Betätigungsplatte 132 und einen Betätigungsstift oder -kolben 134 ein, die dazu konfiguriert und angeordnet sind, axial verlagert zu sein, um die Strebe 118 in der Tasche 122 derart zu drehen, dass die Strebe 118 die Sperrklinke 120 dazu zwingt oder drückt, sich in der Tasche 124 zu drehen, um mit Innenringdrehmittel 106 in Eingriff zu gelangen, um die Drehung des Innenrings 106 anzuhalten. Das heißt, als Reaktion darauf, dass der Magnet 114 eingeschaltet wird, bewegt sich der Aktorstift oder -kolbens 134 in eine erste axiale Richtung AD1 zur Betätigungsplatte 132 hin, wobei die Feder 136 derart zusammengedrückt wird, dass die Betätigungsplatte 132 axial in die erste axiale Richtung AD1 verlagert wird. Die Verlagerung der Betätigungsplatte 132 in die erste axiale Richtung AD1 dreht die Strebe 118 in der Tasche 122, und die Strebe 118 zwingt oder drückt dann die Sperrklinke 120 zu den Zähnen 130 hin, die an der Außenfläche des Innenrings 106 angeordnet sind.
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Zur Montage sind die hintere Abdeckplatte 102, der Außenring 104 und die vordere Abdeckplatte 112 über Befestigungselemente 138 miteinander verbunden. Zwar sind in 4 acht Befestigungselemente 138 dargestellt, ein Durchschnittsfachmann würde aber verstehen, dass auch weniger oder mehr Befestigungselemente verwendet werden können. Der Sensor 116 kann über Befestigungselemente 140 mit der vorderen Abdeckplatte 112 verbunden sein.
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Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die 5 bis 7. 5 zeigt eine gelöste oder Freilaufbetriebsart der Kupplungsanordnung 100. 6 zeigt eine Übergangs- oder Zwischenbetriebsart der Kupplungsanordnung 100. 7 zeigt eine Eingriffs- oder verriegelte Betriebsart der Kupplungsanordnung 100.
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Im gelösten oder Freilaufmodus ist der Magnet 114 in einem ausgeschalteten Zustand. Die Strebe 118 und die Sperrklinke 120 sind zum Außenring 104 hin derart vorgespannt, dass die Sperrklinke 120 die Zähne 130 des Innenrings 106 nicht berührt und nicht mit diesen in Eingriff steht. Das heißt, ein Spalt ist zwischen der Sperrklinke 120 und den Zähnen 130 des Innenrings 106 gebildet. In dieser Position berührt die Strebe 118 eine erste Wand 142 der Tasche 122. Die Strebe 118 kann einen abgerundeten Körperabschnitt 144, einen ersten Flansch 146 und einen zweiten Flansch 148 einschließen. Der erste Flansch 146 kann sich vom Körperabschnitt 144 radial nach außen erstrecken, und der zweite Flansch 148 kann sich vom Körperabschnitt 144 radial nach innen zum Innenring 106 hin erstrecken. Im gelösten Modus berührt der erste Flansch 146 der Strebe 118 die erste Wand 142 der Tasche 122. Der Innenring 106 kann sich frei in die erste Drehrichtung R1 und in die zweite Drehrichtung R2 drehen. In der dargestellten Ausführungsform kann die erste Drehrichtung R1 einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn entsprechen und kann die zweite Drehrichtung R2 einer Richtung im Uhrzeigersinn entsprechen.
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Im Übergangs- oder Zwischenmodus ist der Magnet 114 in einem eingeschalteten Zustand und drückt der Kolben 134 die Feder 136 zusammen, um die Betätigungsplatte 132 in die erste axiale Richtung AD1 zur Strebe 118 hin und in die Tasche 122 zu verlagern. Die Betätigungsplatte 132 berührt die Strebe 118 und zwingt die Strebe 118, sich in die zweite Drehrichtung R2 in der Tasche 122 zu drehen. Das heißt, die Betätigungsplatte 132 berührt den ersten Flansch 146 der Strebe 118 und übt eine Kraft aus, die bewirkt, dass sich der erste Flansch 146 derart in die zweite Drehrichtung R2 dreht, dass der erste Flansch 146 die erste Wand 142 nicht berührt. Der erste Flansch 146 wird in eine Position in der Tasche 122 zwischen der ersten Wand 142 und einer der ersten Wand 142 gegenüberliegenden zweiten Wand 150 gedreht. Die Drehung des ersten Flansches 146 zwingt oder drückt die Sperrklinke 120 derart zu den Zähnen 130 des Innenrings 106 hin, dass die Sperrklinke 120 mit den Zähnen 130 in Teileingriff gelangt. Das heißt, der zweite Flansch 148 der Strebe 118 berührt die Sperrklinke 120 und drückt sie radial nach innen, um mit den Zähnen 130 des Innenrings 106 in Teileingriff zu gelangen, diese jedoch nicht vollständig zu verriegeln und sich nicht mit diesen zu kämmen. Auf diese Weise wird die Sperrklinke 120 in die Zähne 130 teilweise hineingezogen, gelangt aber die Sperrklinke 120 nicht in vollständigen Eingriff mit dem Innenring 106 und verriegelt diesen nicht. Durch diesen Teileingriff ist zugelassen, dass der Innenring 106 in die zweite Drehrichtung R2 freiläuft oder sich dreht, und wird blockiert oder verhindert, dass er sich in die erste Drehrichtung R1 dreht.
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Darüber hinaus kann die Kupplung 100 aus dem Übergangsmodus entweder durch Abdrehen der Stromversorgung des Magneten 114 in den Freilaufmodus zurückkehren oder sich durch Anlegen eines Umkehrdrehmoments in den verriegelten Modus verlagern. Das heißt, die Sperrklinke 120 und die Strebe 118 rasten in die zweite Drehrichtung R2 ein und bleiben in der Übergangsbetriebsart, bis ein Umkehrdrehmoment auftritt, um die Sperrklinke 120 mit den Zähnen 130 des Innenrings 106 vollständig zu verriegeln oder zu kämmen, oder die Stromversorgung des Magneten 114 abgedreht wird und dadurch wieder in den Freilaufmodus gewechselt wird. Mit Umkehrdrehmoment ist gemeint, dass der Innenring 106 in die entgegengesetzte Richtung von jener gedreht wird, in die er sich gerade dreht. Auf diese Weise sind die Strebe 118 und die Sperrklinke 120 in der Position, im Übergangsmodus in eine Verriegelung mit dem Innenring 106 zu gelangen, jedoch ist eine „Umentscheidung“ weiterhin ohne zusätzliches Signal an die Kupplungsanordnung 100 möglich. Wenn entschieden wird, dass ein Eingriff nicht erwünscht ist, führt das Abdrehen der Stromversorgung des Magneten 114 dazu, dass sich die Sperrklinke 120 in ihre in 5 dargestellte zurückgezogene, gelöste Position zurückdreht. In einer Getriebeanwendung würde dies beispielsweise einem Fahrer ermöglichen, auf die Bremse zu drücken und sich dann umzuentscheiden, indem er die Bremse löst und das Gaspedal drückt. Dieser Übergangsmodus, der eine „Umentscheidung“ ohne zusätzliches Signal an die Kupplung ermöglicht, ist ein vorteilhafter Nutzen dieser Konstruktion.
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Im eingerückten oder verriegelten Modus ist die Sperrklinke 120 mit den Zähnen 130 in vollständigem Eingriff oder in vollständiger Kämmung und wird der Innenring 106 sowohl daran gehindert, sich in die erste Drehrichtung R1, als auch daran, sich in die zweite Drehrichtung R2 zu drehen. Als Reaktion auf eine Drehmomentumkehr, die eintritt, wenn die Kupplungsanordnung 100 im Übergangsmodus ist, wird die Sperrklinke 120 derart in einen vollständigen Eingriff mit den Zähnen 130 des Innenrings 106 gezwungen, dass die Strebe 118 in eine Position zwischen der Sperrklinke 120 und dem Außenring 104 gedreht wird und dadurch die Sperrklinke 120 an Ort und Stelle oder in Eingriff mit den Zähnen 130 verriegelt. Das heißt, der Innenring 106 kann dazu gezwungen werden, sich in die erste Drehrichtung R1 zu drehen, wodurch die Sperrklinke 120 in einen vollständigen Kämmeingriff mit den Zähnen 130 gezwungen wird. Insbesondere wird der erste Flansch 146 der Strebe 118 derart weiter in die zweite Drehrichtung R2 gedreht, dass der erste Flansch 146 die zweite Wand 150 berührt und die Sperrklinke 120 vollständig in die Zähne 130 hineingezogen wird. Der zweite Flansch 148 wird derart gedreht, dass er auf einem flachen Gebiet 152 eines distalen Endes der Sperrklinke 120 positioniert ist. Auf diese Weise wird der Innenring 106 sowohl in die erste Drehrichtung R1 als auch in die zweite Drehrichtung R2 gegen eine Drehung gesperrt. Die Stromversorgung des Magneten 114 kann abgedreht werden, ohne die Sperrklinke 120 von den Zähnen 130 zu lösen. Um die Kupplungsanordnung 100 zu lösen, wird der Magnet 114 in einen ausgeschalteten Zustand versetzt und ein Umkehrdrehmoment auf den Innenring 106 angelegt, um die Sperrklinke 120 von der Strebe 118 wegzudrücken, wodurch sich die Strebe 118 und die Sperrklinke 120 in ihre zurückgezogenen Positionen in den Taschen 122 bzw. 124 zurückdrehen können.
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Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die 8 bis 11. 8 ist eine Vorderansicht der Kupplungsanordnung 200 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 9 ist eine Querschnittsansicht der Kupplungsanordnung 200. 10 ist eine vergrößerte Ansicht der Anordnung aus Sperrklinke und Strebe der Kupplungsanordnung 200. 11 ist eine Explosionsansicht der Kupplungsanordnung 200. Die Kupplungsanordnung 200 schließt ein: eine Halteplatte oder hintere Abdeckplatte 202, einen Außenring 204, einen Innenring 206, eine vordere Abdeckplatte 212, einen Aktor oder Magneten 214, einen Sensor 216, eine Strebe 218 und eine Sperrklinke 220. Die Strebe 218 und die Sperrklinke 220 sind in Taschen oder Aussparungen 222 bzw. 224, die im Außenring 204 definiert sind, drehbar gelagert. Die Kupplungsanordnung 200 schließt ferner die Feder 226, die Feder 228 und die Betätigungsplatte 232 ein. Die Feder 226 ist in einer Linie mit der Aktivierungsplatte 232 und dem Magneten 214 positioniert. Das heißt, eine axial verlaufende Linie kann durch die Feder 226, die Aktivierungsplatte 232 und den Magneten 214 verlaufen. Die Feder 226 spannt die Betätigungsplatte 232 in die zweite axiale Richtung AD2 zum Magneten 214 hin vor. Die Feder 228 spannt die Sperrklinke 220 in einer zurückgezogenen Position in der Tasche 224 zum Außenring 204 hin und von den Zähnen 230 des Innenrings 206 weg vor. Das heißt, die Sperrklinke 220 berührt die Zähne 230 des Innenrings 206 nicht und es wird ein Spalt dazwischen gebildet. In dieser Position kann sich der Innenring 206 frei um eine Achse in eine erste Drehrichtung R1 oder in eine entgegengesetzte zweite Drehrichtung R2 drehen.
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Die Betätigungsplatte 232 ist dazu konfiguriert und angeordnet, axial verlagert zu werden, um die Strebe 218 in der Tasche 222 derart zu drehen, dass sich die Sperrklinke 220 in der Tasche 224 dreht, um mit dem Innenring 206 in Eingriff zu gelangen und die Drehung des Innenrings 206 anzuhalten. Das heißt, als Reaktion darauf, dass der Magnet 214 eingeschaltet wird, wird die Feder 236 derart gegen die Betätigungsplatte 232 gedrückt, dass die Betätigungsplatte 232 axial verlagert wird, um die Strebe 218 dazu zu zwingen, sich in der Tasche 222 zu drehen und wiederum die Sperrklinke 220 zu Zähnen 230 zu drücken, die an einer Außenfläche des Innenrings 206 gebildet sind. Die Betätigungsplatte 232 schließt ferner die Kerbe 234 ein, und die Strebe 218 ist in der Kerbe 234 aufgenommen. Die Strebe 218 kann einen abgerundeten Körperabschnitt 244, einen ersten Flansch 246 und einen zweiten Flansch 248 einschließen. Der erste Flansch 246 kann sich vom Körperabschnitt 244 radial nach außen erstrecken, und der zweite Flansch 248 kann sich vom Körperabschnitt 244 radial nach innen erstrecken. Der erste Flansch 246 kann in der Kerbe 234 aufgenommen und derart konfiguriert sein, dass eine axiale Verlagerung der Betätigungsplatte 232 die Strebe 218 in der Tasche 222 dreht. Das heißt, die Verlagerung der Betätigungsplatte 232 in die erste axiale Richtung AD1 dreht die Strebe 218 in die zweite Drehrichtung R2, und die Verlagerung des Aktors 232 in die entgegengesetzte zweite axiale Richtung AD2 dreht die Strebe 218 in die erste Drehrichtung R1. Unter Berücksichtigung axialer Einschränkungen und Montageanforderungen können die hintere Abdeckplatte 202, der Außenring 204 und die vordere Abdeckplatte 212 Teilplatten oder Ringsegmente sein. Das heißt, die hintere Abdeckplatte 202, der Außenring 204 und die vordere Abdeckplatte 212 bilden möglicherweise keine vollständigen ringförmigen Scheiben.
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Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die 12 bis 14. 12 zeigt eine gelöste oder Freilaufbetriebsart der Kupplungsanordnung 200. 13 zeigt eine Übergangs- oder Zwischenbetriebsart der Kupplungsanordnung 200. 14 zeigt eine Eingriffs- oder verriegelte Betriebsart der Kupplungsanordnung.
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Im gelösten oder Freilaufmodus ist der Magnet 114 in einem ausgeschalteten Zustand. Die Feder 228 spannt die Sperrklinke 220 zum Außenring 204 hin in einer zurückgezogenen Position in der Tasche 224 derart vor, dass die Sperrklinke 220 die Zähne 230 des Innenrings 206 nicht berührt und nicht mit diesen in Eingriff steht. Die Strebe 218 ist auf ähnliche Weise in einer zurückgezogenen Position in der Tasche 222 derart vorgespannt, dass die Strebe 218 eine erste Wand 242 der Tasche 222 berührt. Das heißt, der Magnet 214 ist in einem ausgeschalteten Zustand, und die Feder 226 spannt die Betätigungsplatte 232 in die zweite axiale Richtung AD2 derart vor, dass die Betätigungsplatte 232 den ersten Flansch 246 der Strebe 218 gegen die erste Wand 242 hält oder drückt. Der Innenring 206 kann sich frei in die erste Drehrichtung R1 und in die entgegengesetzte zweite Drehrichtung R2 drehen. In der dargestellten Ausführungsform kann die erste Drehrichtung R1 eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn und die zweite Drehrichtung R2 eine Richtung im Uhrzeigersinn sein.
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Im Übergangs- oder Zwischenmodusmodus ist der Magnet 214 in einem eingeschalteten Zustand und ist die Betätigungsplatte 232 in die erste axiale Richtung AD1 in die Tasche 254 verlagert, um die Feder 226 teilweise zusammenzudrücken. Die Betätigungsplatte 232 ist in die erste axiale Richtung AD1 derart verlagert, dass sie die Strebe 218 dazu zwingt, sich in die zweite Drehrichtung R2 in der Tasche 222 zu drehen. Das heißt, die Betätigungsplatte 232 dreht den ersten Flansch 246 der Strebe 218 derart in die zweite Drehrichtung R2, dass der erste Flansch 246 die erste Wand 242 nicht berührt. Der erste Flansch 246 wird in eine Position in der Tasche 222 zwischen der ersten Wand 242 und einer der ersten Wand 242 gegenüberliegenden zweiten Wand 250 gedreht. Die Drehung des ersten Flansches 246 zwingt oder drückt die Sperrklinke 220 derart zu den Zähnen 230 hin, dass die Sperrklinke 220 mit den Zähnen 230 des Innenrings 206 in Teileingriff gelangt. Das heißt, der zweite Flansch 248 der Strebe 218 berührt die Sperrklinke 220 und drückt sie radial nach innen, um mit den Zähnen 230 des Innenrings 206 in Teileingriff zu gelangen, diese jedoch nicht vollständig zu verriegeln und sich nicht mit diesen zu kämmen. Auf diese Weise wird die Sperrklinke 220 teilweise in die Zähne 230 hineingezogen, gelangt aber die Sperrklinke 220 nicht mit dem Innenring 206 in einen vollständigen Eingriff und verriegelt diesen nicht. In diesem Modus ist zugelassen, dass der Innenring 206 in die zweite Drehrichtung R2 freiläuft oder sich dreht, wird aber an einer Drehung in die erste Drehrichtung R1 gehindert.
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Darüber hinaus kann die Kupplungsanordnung 200 aus dem Übergangsmodus entweder durch Abdrehen der Stromversorgung des Magneten 214 in den Freilaufmodus zurückkehren oder sich durch Anlegen eines Umkehrdrehmoments in den verriegelten Modus verlagern. Das heißt, die Sperrklinke 220 und die Strebe 218 rasten in die zweite Drehrichtung R2 ein, bis ein Umkehrdrehmoment auftritt, um die Sperrklinke 220 mit dem Innenring 206 vollständig zu verriegeln, oder die Stromversorgung des Magneten 214 abgedreht wird. Durch umgekehrtes Drehmoment bedeutet dies, dass der Innenring 206 gezwungen wird, sich in die entgegengesetzte Richtung zu drehen, in die er sich gerade dreht. Auf diese Weise sind die Strebe 218 und die Sperrklinke 220 in der Position, um im Übergangsmodus mit dem Innenring 206 zu verriegeln, jedoch eine „Umentscheidung“ ist weiter ohne zusätzliches Signal an die Kupplungsanordnung 200 möglich. Wenn entschieden wird, dass ein Eingriff nicht erwünscht ist, führt das Abdrehen der Stromversorgung des Magneten 214 dazu, dass sich die Sperrklinke 220 in ihre in 12 dargestellte zurückgezogene, gelöste Position zurückdreht. In einer Getriebeanwendung würde dies beispielsweise einem Fahrer ermöglichen, auf die Bremse zu drücken und sich dann umzuentscheiden, indem er die Bremse löst und das Gaspedal drückt. Dieser Übergangsmodus, der eine „Umentscheidung“ ohne zusätzliches Signal an die Kupplung ermöglicht, ist ein vorteilhafter Nutzen dieser Konstruktion.
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Im eingerückten oder verriegelten Modus ist die Sperrklinke 220 mit den Zähnen 230 in vollständigem Eingriff oder in vollständiger Kämmung und wird der Innenring 206 sowohl daran gehindert, sich in die erste Drehrichtung R1, als auch daran, sich in die zweite Drehrichtung R2 zu drehen. Als Reaktion auf eine Drehmomentumkehr, die eintritt, wenn die Kupplungsanordnung 200 im Übergangsmodus ist, wird die Sperrklinke 220 derart in einen vollständigen Eingriff mit den Zähnen 230 des Innenrings 206 gezwungen, dass die Strebe 218 in eine Position zwischen der Sperrklinke 220 und dem Außenring 204 gedreht wird und dadurch die Sperrklinke 220 an Ort und Stelle oder in Eingriff mit den Zähnen 230 verriegelt. Das heißt, der Innenring 206 kann dazu gezwungen werden, sich in die erste Drehrichtung R1 zu drehen, wodurch die Sperrklinke 220 in einen vollständigen Kämmeingriff mit den Zähnen 230 gezwungen wird. Insbesondere wird der erste Flansch 246 derart weiter in die zweite Drehrichtung R2 gedreht, dass der erste Flansch 246 die zweite Wand 250 berührt und die Sperrklinke 220 vollständig in die Zähne 230 hineingezogen wird, wodurch sich der zweite Flansch 248 derart in die zweite Drehrichtung R2 drehen kann, dass er auf einem flachen Gebiet 252 der Sperrklinke 220 positioniert ist. Die Feder 226 wird durch die Betätigungsplatte 232 vollständig zusammengedrückt. Auf diese Weise wird der Innenring 206 sowohl in die erste Drehrichtung R1 als auch in die zweite Drehrichtung R2 gegen eine Drehung gesperrt. Die Stromversorgung des Magneten 214 kann abgedreht werden, ohne die Sperrklinke 220 von den Zähnen 230 zu lösen. Um die Kupplungsanordnung 200 zu lösen, wird die Stromversorgung des Magneten 214 abgedreht, und das Anlegen eines Umkehrdrehmoments zwingt die Sperrklinke 220 von der Strebe 218 weg, wodurch sich die Strebe 218 und die Sperrklinke 220 in ihre gelösten Positionen in den Taschen 222 bzw. 224 zurückdrehen können.
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Obwohl vorstehend exemplarische Ausführungsformen beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen umfasst werden. Bei den in der Beschreibung verwendeten Wörtern handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Wörter und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Offenbarung zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt sind. Zwar hätten verschiedene Ausführungsformen in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik beschrieben werden können, die Fachperson auf dem Gebiet erkennt jedoch, dass für ein oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften ein Kompromiss eingegangen werden kann, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die abhängig sind von der spezifischen Anwendung und Implementierung. Diese Attribute können unter anderem Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. In dem Maße, in dem Ausführungsformen in Bezug auf ein oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, liegen diese Ausführungsformen daher nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
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Bezugszeichenliste
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- [0043] 100
- Kupplungsanordnung
- [0044] 102
- Halteplatte oder hintere Abdeckplatte
- [0045] 104
- Außenring
- [0046] 106
- Innenring
- [0047] 108
- Lager
- [0048] 112
- vordere Abdeckplatte
- [0049] 114
- Magnet
- [0050] 116
- Sensor
- [0051] 118
- Strebe
- [0052] 120
- Sperrklinke
- [0053] 122
- Tasche oder Aussparung
- [0054] 124
- Tasche oder Aussparung
- [0055] 126
- Feder
- [0056] 128
- Feder
- [0057] 130
- Zähne
- [0058] 132
- Betätigungsplatte
- [0059] 134
- Betätigungsstift oder -kolben
- [0060] 136
- Feder
- [0061] 138
- Befestigungselemente
- [0062] 140
- Befestigungselemente
- [0063] 142
- erste Wand
- [0064] 144
- Körperabschnitt
- [0065] 146
- erster Flansch
- [0066] 148
- zweiter Flansch
- [0067] 150
- zweite Wand
- [0068] 152
- flaches Gebiet
- [0069] 200
- Kupplungsanordnung
- [0070] 202
- hintere Abdeckplatte
- [0071] 204
- Außenring
- [0072] 206
- Innenring
- [0073] 206
- Innenringdrehmittel
- [0074] 212
- vordere Abdeckplatte
- [0075] 214
- Magnet
- [0076] 216
- Sensor
- [0077] 218
- Strebe
- [0078] 220
- Sperrklinke
- [0079] 222
- Tasche oder Aussparung
- [0080] 224
- Tasche oder Aussparung
- [0081] 226
- Feder
- [0082] 228
- Feder
- [0083] 230
- Zähne
- [0084] 232
- Betätigungsplatte
- [0085] 234
- Kerbe
- [0086] 236
- Feder
- [0087] 242
- erste Wand
- [0088] 244
- Körperabschnitt
- [0089] 246
- erster Flansch
- [0090] 248
- zweiter Flansch
- [0091] 250
- zweite Wand
- [0092] 252
- flaches Gebiet
- [0093] 254
- Tasche