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Die Erfindung betrifft eine Klauenkupplungsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Kupplungskörper, wobei der Kupplungskörper erste Zähne in einer ersten Verzahnung aufweist und einer axial bewegbaren Schiebemuffenanordnung mit zweiten Zähnen in einer zweiten Verzahnung, wobei die Schiebemuffenanordnung einen Schaltring und eine Muffe mit einer zweiten Verzahnung aufweist, wobei der Schaltring und die Muffe in axialer Richtung zumindest teilweise überlappen und axial verschiebbar gegeneinander angeordnet sind.
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Bei Klauenkupplungen besteht der Vorteil, dass diese einen guten Wirkungsgrad aufweisen, da keinerlei Reibverluste auftreten. Sie sind daher bevorzugt, wenn eine Kupplung mit einem guten Wirkungsgrad erzielt werden soll und das Synchronisieren der Drehzahl durch ein übergeordnetes System erfolgt.
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Dabei besteht die Möglichkeit, dass eine Schiebemuffenanordnung zweiteilig bestehend aus Schaltring und Muffe aufgebaut ist. Dann können die Muffe und der Schaltring axial gegeneinander bewegt werden. Beim Einkuppeln oder Auskuppeln ist dann eine Relativbewegung zwischen Muffe und Schaltring möglich. Beispielsweise können die Muffe und der Schaltring beim Betätigen aufgrund einer Zahn-auf-Zahn-Stellung der Muffe mit dem Kupplungskörper auseinandergeschoben werden.
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Bewegen sich die Muffe und der Schaltring nach der Auflösung der Bewegungsblockade der Muffe danach wieder aufeinander zu, kann es zu einem Kontaktgeräusch kommen.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Klauenkupplungsanordnung anzugeben, bei der das Zusammenführen des Schaltrings und der Muffe geräuschlos erfolgt und die dabei einfach aufgebaut ist.
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Zur Lösung dieses Problems ist vorgesehen, dass der Schaltring und die Muffe einen Zwischenraum einschließen, wobei mit dem Zwischenraum eine pneumatische Dämpfung ausgebildet ist, die die Bewegung der Muffe und des Schaltrings zueinander dämpft.
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Als Kern der Erfindung wird angesehen, dass in der Klauenkupplungsanordnung selbst ein Dämpfungsmechanismus gebildet wird, der mechanische Anschlaggeräusche verhindert. Dazu ist vorgesehen, dass der Schaltring und die Muffe einen Zwischenraum einschließen. Dieser ist vorteilhafterweise mit einem variablen Volumen, sodass in ihm ein Fluid, insbesondere Luft oder ein Luft-Öl-Gemisch, komprimiert werden kann. Mit diesem komprimierten Luftvolumen kann dann eine Dämpfung der Relativbewegung von Muffe und Schaltring zueinander erreicht werden.
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Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass der Zwischenraum zwischen Schaltring und Muffe ein vorgegebenes unkomprimiertes Volumen umschließt, wobei die Luft beispielsweise in einer Art Ringnut eingeschlossen sein könnte. Bevorzugt ist allerdings, dass der Schaltring und die Muffe die Wandung des Zwischenraums bilden und an der Wandung wenigstens ein pneumatisches und / oder hydraulisches Einlassventil angeordnet ist. Über dieses Einlassventil kann Luft oder ein Luft-Öl-Gemisch bei Bedarf in den Zwischenraum eingeführt werden, wenn sich dessen Volumen beim Auseinanderbewegen des Schaltrings und der Muffe vergrößert. Bevorzugt ist das Einlassventil als Rückschlagventil ausgebildet. Das heißt, dass über das Einlassventil zwar Luft in den Zwischenraum gelangen kann, aber nicht aus dem Zwischenraum heraus.
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Alternativ kann das Einlassventil auch als Auslassventil fungieren, das heißt, dass es grundsätzlich den Luftaustausch hemmt.
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Weiterhin können der Schaltring und die Muffe die Wandung des Zwischenraums bilden und an der Wandung wenigstens eine definierte Leckage angeordnet sein. Über die Leckage entweicht eine vorgegebene Menge Luft pro Zeiteinheit. Dadurch wird festgelegt, ab wann und wie stark die Dämpfungswirkung der im Zwischenraum vorhandenen Luft ist.
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Bevorzugt ist also vorgesehen, dass es eine erste Stellung der Muffe zum Schaltring gibt, bei der der Zwischenraum ein kleines Volumen hat. Weiterhin gibt es eine zweite Stellung, bei der der Zwischenraum vergrößert ist und bei der die Muffe und der Schaltring auseinandergezogen sind. Dann hat der Zwischenraum ein größeres Volumen. Wird die Schiebemuffenanordnung von der zweiten Stellung in die erste Stellung überführt, so ist die Bewegung ab einer bestimmten Verkleinerung des Zwischenraums gedämpft aufgrund der in der Schiebemuffenanordnung intrinsisch vorgesehenen Dämpfung. Hierfür kann der Zwischenraum zumindest eine Verbindung zum Außenraum aufweisen, um ein vollständiges Verkleinern des Zwischenraums zu ermöglichen und eine Dämpfungswirkung ohne dauerhafte Rückstellkräfte zu erhalten.
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In einer ersten Ausgestaltung kann in der Muffe und / oder dem Schaltring eine Bohrung angeordnet sein. Eine Bohrung ist eine Art Drossel, die den Luftaustausch zwischen dem Zwischenraum und dem Außenraum hemmt. Dadurch kann beim aufeinander zubewegen von Muffe und Schaltring die Luft des Zwischenraums nicht beliebig schnell entweichen, sodass die Bewegung gerade am Ende gedämpft ist. Die Luft kann aber mit einer gewissen Verzögerung aus dem Zwischenraum entkommen.
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Alternativ oder zusätzlich kann zwischen dem Schaltring und der Muffe ein Dichtelement angeordnet sein. Dieses kann bevorzugt als Lippendichtring ausgebildet sein. Ein derartiger Dichtring kann als eine Art Rückschlagventil angesehen werden. Bevorzugt ist über den Lippendichtring ein Einlass definiert. Er lässt aufgrund seiner Anordnung also Luft in den Zwischenraum hinein aber nicht heraus.
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Der Auslass kann beispielsweise durch eine definierte Leckage hergestellt werden. Dabei kann es sich um eine Bohrung oder eine vorgegebene Lücke zwischen Schaltring und Muffe handeln, wenn diese mit einer geeigneten Toleranz herstellbar ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zwischen einer Kontaktfläche von Schaltring und Muffe ein Spalt ist oder dass die Oberflächen einen Spalt definieren, der eine vorgegebene Leckage ermöglicht. Der Spalt kann sich über die gesamte Bauteilbreite erstrecken, er kann aber auch einen schmalen Durchmesser haben. Wie oben bereits beschrieben, kann die definierte Leckage auch durch eine Bohrung erzeugt werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann an der Wandung des Zwischenraums, also in der Muffe oder dem Schaltring, eine Blende angeordnet sein. Die Blende kann den Einlass und den Auslass der Luft in den Zwischenraum regulieren. Dabei kann es eine Vorzugsrichtung geben, die Blende kann aber auch in beide Richtungen gleichermaßen einen Strömungswiderstand darstellen.
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Dabei können auch mehrere Maßnahmen gleichzeitig vorgesehen werden. Beispielsweise kann zwischen dem Schaltring und der Muffe ein Lippendichtring vorgesehen sein, der als eine Art Einlassventil fungiert. Zusätzlich kann sich am Schaltring eine Blende oder eine andere definierte Leckage befinden. Dadurch kann ein definierter Lufteinlass hergestellt werden, durch den große Mengen an Luft leicht in den Zwischenraum gelangen. Auf der anderen Seite gibt es auch einen definierten Auslass, dessen Auslassvermögen kleiner ist als das Einlassvermögen des Lippendichtrings. Allgemeiner formuliert kann der Zwischenraum bevorzugt einen Einlass und einen davon getrennten Auslass aufweisen, wobei der Einlassvolumenstrom oder die Einlassquerschnittsfläche größer ist als der Auslassvolumenstrom oder die Auslassquerschnittsfläche. Insbesondere kann dabei auch vorgesehen sein, dass der Auslass ebenfalls ein Einlass ist. Dann ist die Einlassfläche oder das Einlassvolumen gegenüber dem Auslassvolumen nochmals vergrößert. Dadurch wird erreicht, dass das Auseinanderbewegen von Muffe und Schaltring ohne Dämpfungswirkung erfolgen kann und die Dämpfung nur beim Zusammenführen auftritt.
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Der Vorteil an diesem Aufbau ist, dass der Zwischenraum beim Zusammenführen der Schiebemuffe und des Schaltrings minimal ist und ein wirksames Dämpfvolumen erst dann bereitgestellt wird, wenn es auch benötigt ist. Darüber hinaus ist die Wirkung anisotrop, d.h. die Dämpfung der Bewegung wirkt nur in eine Richtung.
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Es sei darauf hingewiesen, dass von einer pneumatischen Dämpfung gesprochen wird und auch lediglich die Luft berücksichtigt wird, obwohl bei der Anwendung eine Klauenkupplung in einem Getriebe üblicherweise einem Luft-Öl-Gemisch vorliegt.
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Dabei kann selbstverständlich auch Öl anteilig in den Zwischenraum eintreten. Aufgrund der Drehbewegung der Klauenkupplung wird dieses jedoch automatisch wieder nach außen gepresst und es stellt dabei allenfalls einen geringfügigen Anteil des Volumens des Zwischenraums dar und kann daher vernachlässigt werden.
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Vorteilhafterweise können der Schaltring und / oder die Muffe im Querschnitt L-förmig ausgestaltet sein. Dabei können insbesondere die Arme der L-förmigen Muffe und / oder des L-förmigen Schaltrings die Wandung des Zwischenraums bilden. Diese Ausgestaltung ist die bevorzugte Ausführung der allgemeineren Idee, dass der Zwischenraum ausschließlich durch die Muffe und den Schaltring gebildet wird. Es bedarf also keiner zusätzlichen Wandungsbauteile, um den Zwischenraum festzulegen. Es gibt zwar auch alternative Ausgestaltungen, beispielsweise eine U-förmige Muffe und einen entsprechend dazu passenden Schaltring. Diese sind jedoch aufwendiger herzustellen und komplizierter in der Handhabung.
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Bevorzugt können der Schaltring und die Muffe durch ein Entkoppelelement über einen vorgegebenen Weg entkoppelt sein. Mit anderen Worten kann der Schaltring und/oder die Muffe für einen bestimmten Weg, nämlich den vorgegebenen Weg, relativ zueinander bewegt werden, ohne dass sich das andere Teil mitbewegen muss. Sie sind andererseits nicht vollständig entkoppelt, da sie ansonsten nicht gemeinsam eingerückt werden könnten. Aber für einen vorgegebenen Weg können sie entkoppelt sein.
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Vorzugsweise sind der Schaltring und die Muffe ausschließlich in Richtung Einrücken für einen vorgegebenen Weg entkoppelt. Beispielsweise können der Schaltring und die Muffe in Richtung Ausrücken durchgehend oder ab einer bestimmten Position durchgehend gekoppelt sein.
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Vorteilhafterweise kann das Entkoppelelement, insbesondere ein Federelement, an der Schiebemuffenanordnung angeordnet ist sein. Dadurch sind schnellere Schaltvorgänge und geringere Verluste realisierbar. Insbesondere kann mit der beschriebenen Anordnung auch das Betätigungsverfahren vereinfacht durchgeführt werden.
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Die Klauenkupplung besteht also aus zwei Teilen. Der erste Teil wird Kupplungskörper genannt und ist im Wesentlichen ortsfest. Ortsfest heißt an dieser Stelle, dass er so wenig beweglich ist, dass seine axiale Beweglichkeit nicht die Klauenkupplung unbeabsichtigt einrücken kann. Bevorzugt ist der Kupplungskörper spielfrei angeordnet.
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Als axial beweglichen Teil zum Einrücken weist die Klauenkupplungsanordnung eine Schiebemuffenanordnung auf. Diese ist zweiteilig ausgebildet, wobei die zwei Teile über ein Federelement miteinander gekoppelt sind. Die Muffe weist dabei die Verzahnung auf, während auf der Seite der Schaltgabel ein Schaltring vorhanden ist. Dieser ist bevorzugt ringförmig ausgestaltet, er kann jedoch auch abweichende Formen aufweisen. In der Funktion überträgt er lediglich die von einem Aktuator kommende Kraft auf das Federelement, das den Schaltring mit der Muffe verbindet.
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Bevorzugt kann das Federelement einen Hubweg aufweisen, der kleiner als die Überdeckung der Muffe ist. Die Überdeckung ist die maximale Wegstrecke, die die eingekuppelten Zähne in axialer Richtung übereinander liegen. Der Hubweg ist demnach so groß, dass er ausreicht, nach dem Auflösen einer Zahn-auf-Zahn-Stellung die Verzahnungen einzuspuren, aber nicht so groß, dass bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung die Einkuppel-Position des Aktuators erreicht wird.
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Vorzugsweise kann die Muffe einen Anschlag aufweisen, der die Federanordnung in Richtung Auskuppeln überbrückt. Dann ist das Federelement ausschließlich in Richtung Einrücken funktional.
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Bevorzugt kann die Klauenkupplungsanordnung einen Aktuator mit einem Elektromotor aufweisen. Dieser Elektromotor kann einen Positionssensor aufweisen. Der Positionssensor kann bevorzugt als Drehwinkelsensor ausgestaltet sein. Dann kann über den Drehwinkelsensor und die geometrische Auslegung auch die Position des Schaltrings ermittelt werden. Wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird, kann unter Berücksichtigung von Randbedingungen bei der beschriebenen Klauenkupplungsanordnung auch auf die Position der Muffe geschlossen werden. Dadurch kann auf einen Positionssensor auf Seite des Kupplungskörpers verzichtet werden.
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Der Aktuator kann bevorzugt elektromechanisch oder elektrohydraulisch ausgebildet sein. Er kann also zur Überbrückung längerer Strecken auch einen hydraulischen Abschnitt aufweisen.
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Alternativ kann eine hydraulische Aktuatorik mit einem hydraulischen Steuergerät verwendet werden. Alternativ ist eine magnetische Betätigung möglich.
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Bevorzugt kann das Federelement als Tellerfeder ausgebildet sein. Weiterhin kann die Klauenkupplungsanordnung eine Schaltgabel aufweisen. Diese greift vorteilhafterweise in den Schaltring ein und verschiebt diesen in axialer Richtung.
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Alternativ kann das Federelement als Wellfeder ausgebildet sein. Eine Wellfeder ist insbesondere bei größeren Federwegen bevorzugt.
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Allgemeiner ausgedrückt, ist das Federelement bevorzugt ringförmig ausgebildet. Dadurch kann eine gleichmäßige Kraftübertragung auf die Muffe erreicht werden.
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Die Schaltverzahnung von Kupplungskörper und Schiebmuffe kann sich in axialer oder radialer Richtung erstrecken. Weiterhin verfügt die bewegliche Schiebemuffe zusätzlich über eine axiale oder radiale Schiebeverzahnung.
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Vorteilhafterweise können sich die ersten Zähne und/oder die zweiten Zähne in radialer Richtung erstrecken. Mit der Verzahnung sind bislang nur die Verzahnungen des Kupplungskörpers und der Muffe angesprochen. Die Muffe kann aber auch mit einer Antriebswelle über eine Verzahnung verbunden sein. Bevorzugt können die Verzahnungen als Passverzahnung ausgebildet sein. Alternativ können die Verzahnungen als Stirnverzahnung ausgebildet sein. Weiterhin können auch eine Passverzahnung und eine Stirnverzahnung verwendet werden. Insbesondere kann zwischen der Antriebswelle und der Muffe eine Passverzahnung und zwischen der Muffe und dem Kupplungskörper eine Stirnverzahnung vorhanden sein.
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Daneben betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Achse und einer zweiten Achse, wobei an jeder Achse an jeder Seite wenigstens ein Rad angeordnet ist und an wenigstens einer der Achsen ein Differenzialgetriebe angeordnet ist. Der Antriebsstrang zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Differenzialgetriebe und einem der Räder eine Klauenkupplungsanordnung angeordnet ist, die wie beschrieben ausgebildet ist.
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Daneben betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Achse und einer zweiten Achse, wobei an jeder Achse an jeder Seite wenigstens ein Rad angeordnet ist und die beiden Achsen über eine Kardanwelle verbunden sind. Der Antriebsstrang zeichnet sich dadurch aus, dass an der Kardanwelle eine Klauenkupplungsanordnung wie beschrieben angeordnet ist.
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Daneben betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Achse und einer zweiten Achse, wobei an jeder Achse an jeder Seite wenigstens ein Rad angeordnet ist. Zwischen Rotor und Differenzial befindet sich eine Übersetzungsstufe. Eine Welle, genannt Zwischenwelle, ist Teil dieser Übersetzungsstufe. Sie trägt vorteilhafterweise wenigstens zwei Stirnräder. Der Antriebsstrang zeichnet sich dadurch aus, dass an der Zwischenwelle eine Klauenkupplungsanordnung wie beschrieben angeordnet ist.
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Daneben betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Achse und einer zweiten Achse, wobei an jeder Achse an jeder Seite wenigstens ein Rad angeordnet ist und an wenigstens einer der Achsen ein Differenzialgetriebe angeordnet ist. Der Antriebsstrang zeichnet sich dadurch aus, dass im Differenzialgetriebe eine Klauenkupplungsanordnung wie beschrieben angeordnet ist.
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Jedem der beschriebenen Antriebsstränge ist wenigstens ein Elektromotor, insbesondere Traktions-Elektromotor, zugeordnet. Dieser kann mit der Klauenkupplungsanordnung vom Rest des Antriebsstranges abgekoppelt werden. Der Traktions-Elektromotor wird so genannt, um ihn von anderen Elektromotoren des Antriebsstranges wie z.B. dem Elektromotor des Aktuators der Klauenkupplungsanordnung zu unterscheiden. Er hat selbstverständlich ein Vielfaches an Leistung, da er das Kraftfahrzeug antreiben soll.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Klauenkupplungsanordnung und / oder einem Antriebsstrang. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass die Klauenkupplungsanordnung und / oder der Antriebsstrang wie beschrieben ausgebildet ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigen:
- 1 ein Kraftfahrzeug,
- 2 ein Wegprofil eines Betätigungsvorgangs einer Klauenkupplung,
- 3 eine Klauenkupplungsanordnung in einer ersten Position,
- 4 eine Klauenkupplungsanordnung in einer zweiten Position,
- 5 eine Klauenkupplungsanordnung in einer dritten Position, und
- 6 eine Klauenkupplungsanordnung in einer vierten Position.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit zwei Achsen 2 und 3. An wenigstens einer der Achsen ist ein Differenzial 4 angeordnet. Die Achsen können über eine Zwischenwelle 5 verbunden sein. Zwischen dem Differenzial und den Rädern 6 der Achsen befinden sich sogenannte Seitenwellen 7. 1 zeigt weiterhin eine Klauenkupplungsanordnung 8. Diese ist rein exemplarisch an der Kardanwelle 5 eingezeichnet. Sie kann aber genauso gut an der Seitenwelle 7 oder im Differenzial 4 angeordnet sein.
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2 zeigt die Wegstrecke 9 eines Betätigungsweges. Diese ist in Millimetern angegeben, die angegebenen Weglängen sind aber grundsätzlich willkürlich. Die im Folgenden vorgestellte Abfolge von wesentlichen Punkten ist nicht auf die angegebenen Weglängen beschränkt, diese können vielmehr im Einzelfall angepasst werden.
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Die Schiebemuffe der Klauenkupplungsanordnung 8 befindet sich im ausgerückten Zustand an der Position 10. Diese kann auch als Ausrückposition bezeichnet werden. Wird die Muffe dann Richtung Einrücken verschoben, so gelangt sie nach einem bestimmten Weg zur Zahn-auf-Zahn-Position 12. Da der Elektromotor der Klauenkupplungsanordnung 8 einen Drehwinkelsensor aufweist, ist es bekannt, wann diese Position erreicht ist. Da, wie weiter unten noch dargestellt wird, zwischen dem Schaltring und der Muffe ein Federelement angeordnet ist, kann dessen Hubweg 15 bis zur Blockposition 14 problemlos weiter verfahren werden. Ist die Zahn-auf-Zahn-Stellung überwunden, kann die Muffe auch weiter in Richtung Kupplungskörper bewegt werden, bis sie die Endposition 16 erreicht. An der Endposition 16 ist die vollständige Überdeckung der Schaltverzahnung hergestellt. Die Hubbegrenzung erfolgt hierbei entweder im Zahngrund der Schaltverzahnung oder an einem beliebigen Anschlag im Kupplungskörper. An der Endposition 16 kann das gesamte Antriebsstrangmoment/Drehmoment übertragen werden.
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Dabei ist der Hubweg 15 kleiner als der Einrückweg 17. Der Einrückweg 17 ist der Weg, den die Muffe oder der Schaltring von Position 10 bis Position 16 beim Einrücken zurücklegt.
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3 zeigt die Klauenkupplungsanordnung 8 in einer ersten Position, und zwar der Ausrückposition. Zu sehen ist ein Teil einer Schaltgabel 20, die in einen Schaltring 22 angreift. Dieser ist über eine Tellerfeder 24 als Federelement 26 mit der Muffe 28 verbunden. Der Schaltring 22, die Tellerfeder 24 und die Muffe 28 bilden zusammen die Schiebemuffenanordnung 30.
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Der Schaltring 22 und die Muffe 28 schließen dabei einen Zwischenraum 29 ein, der in dieser Stellung von Schaltring 22 und Muffe 28 zueinander minimal ist. Diese Stellung wurde weiter oben auch erste Stellung genannt.
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An der Muffe 28 befinden sich als zweite Verzahnung 32 zweite Zähne 34.
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Diese zweiten Zähne 34 sind mit ersten Zähnen 36 der ersten Verzahnung 38 des Kupplungskörpers 40 in Eingriff zu bringen.
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Der Kupplungskörper ist dabei axial ortsfest. Das heißt, dass seine axiale Beweglichkeit nicht dazu ausreicht, die Klauenkupplungsanordnung 8 einzurücken.
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In 3 befindet sich die Klauenkupplungsanordnung 8 in der Ausrückposition 10.
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Zwischen dem Schaltring 22 und der Muffe 28 ist weiterhin eine Dichtung 42 angeordnet. Diese wird im Zusammenspiel mit der Blende 44 dazu verwendet, die Bewegung der Schiebemuffenanordnung 30 zu dämpfen, wie weiter unten noch genauer dargestellt wird.
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4 zeigt die Klauenkupplungsanordnung 8 in der Zahn-auf-Zahn-Position 12. Dabei können die ersten Zähne 36 und die zweiten Zähne 34 aufeinander stehen. In dieser Position müssen nicht die gesamten Zahnflächen direkt aufeinander stehen, es ist vielmehr ausreichend, wenn ein kleiner Teil überlappt. Dann können die Zähne nicht in die korrespondierenden Lücken einfahren. Der Aktuator kann trotzdem weiter verfahren, da auf den Schaltring 22 zunächst das Federelement 26 folgt. Liegt eine Zahn-auf-Zahn-Stellung vor, so kann diese zunächst ignoriert werden, da dann einfach das Federelement 26 vorgespannt wird. Die Zahn-auf-Zahn-Stellung zwischen den ersten Zähnen 36 und den zweiten Zähnen 34 ist nämlich, zumindest solange eine bestimmte Differenzdrehzahl da ist, irgendwann aufgelöst. Dann können die Verzahnungen ineinandergreifen, was insbesondere bei einem vorgespannten Federelement 26 beschleunigt geschieht. Ab der Zahn-auf-Zahn-Position 12 wird der Schaltring 22 allerdings bevorzugt mit einer vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit verfahren. Diese Geschwindigkeit wird so berechnet, dass die Zahn-auf-Zahn-Stellung aufgelöst ist, bevor der Hubweg 15 des Federelementes 26 aufgebraucht ist. Dabei ist selbstverständlich die Differenzdrehzahl zwischen Muffe 28 und Kupplungskörper 40 zu berücksichtigen. Je größer diese ist, desto schneller ist die Zahn-auf-Zahn-Stellung überwunden. Dabei kann aus Sicherheitsgründen eine obere Schwelle vorgesehen sein, die bspw. Abweisgrenzdrehzahl heißen kann. Oberhalb dieser ist ein Einkuppelvorgang nicht möglich.
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Dabei werden der Schaltring 22 und die Muffe 28 bis zu dieser Position nicht auseinanderbewegt. Die Kraft der Tellerfeder 24 ist ausreichen, um die Bewegung der Muffe 28 and die des Schaltrings 22 zu koppeln.
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5 zeigt die Klauenkupplungsanordnung 8 in der in einer Zahn-auf-Zahn-Stellung. Diese wurde weiter oben auch zweite Stellung genannt. Die Muffe 28 und der Schaltring 22 haben sich voneinander entfernt. Dabei ist der Zwischenraum 29 deutlich vergrößert. Im Zwischenraum 29 befindet sich Luft oder ein Luft-Öl-Gemisch, das über den Lippendichtring 42 und die Blende 44 dorthin gelangt ist.
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Ist die Zahn-auf-Zahn-Stellung überwunden werden der Schaltring 22 und die Muffe 28 mittels der Tellerfeder 24 aufeinander zubewegt. Am Ende dieser Bewegung kann ein Klappergeräusch vermieden werden, weil die Luft im Zwischenraum 29 nicht schnell entweichen kann und komprimiert wird. Ab einer Verkleinerung auf ca. 50% ist die Luft dann so komprimiert, dass sie die Bewegung der Muffe dämpft. Da die Luft über die Blende 44 entweichen kann verringert sich der Abstand von Schaltring 22 und Muffe 28 Schritt für Schritt, bis eine axiale Relativposition wie in 3 und 4 dargestellt erreicht ist.
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6 zeigt die Klauenkupplungsanordnung 8 in der Endposition 16. Die Verzahnungen sind in Eingriff gebracht, mit anderen Worten eingespurt und überdecken sich auf einer derartigen Länge, dass das volle Drehmoment des Elektromotors des Antriebsstrangs übertragen werden kann.
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Der Zwischenraum 29 ist wieder minimal. Er ist also nur in dem Zeitraum vergrößert, in dem die Dämpfungswirkung benötigt wird.
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Die 3 bis 6 zeigen dabei dieselbe Klauenkupplungsanordnung 8 in verschiedenen Betätigungspositionen. Der besseren Übersichtlichkeit halber wurden in den 4 bis 6 nur die wesentlichen Bauteile mit Bezugszeichen versehen. Es gelten aber die Bezugszeichen aus 3 fort.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Achse
- 3
- Achse
- 4
- Differenzial
- 5
- Zwischenwelle
- 6
- Rad
- 7
- Kardanwelle
- 8
- Klauenkupplungsanordnung
- 9
- Wegstrecke
- 10
- Ausrückposition
- 12
- Zahn-auf-Zahn-Position
- 14
- Blockposition
- 15
- Hubweg
- 16
- Endposition
- 17
- Einrückweg
- 20
- Schaltgabel
- 22
- Schaltring
- 24
- Tellerfeder
- 26
- Federelement
- 28
- Muffe
- 29
- Zwischenraum
- 30
- Schiebemuffenanordnung
- 32
- zweite Verzahnung
- 34
- zweiter Zahn
- 36
- erster Zahn
- 38
- erste Verzahnung
- 40
- Kupplungskörper
- 42
- Dichtungselement
- 44
- Ausnehmung
