DE102022121520A1

DE102022121520A1 - Kupplungsanordnung zur drehzahlabhängigen Kupplung zweier Wellen

Info

Publication number: DE102022121520A1
Application number: DE102022121520.2A
Authority: DE
Inventors: Valeriy Shapovalov
Original assignee: FEV Group GmbH
Current assignee: FEV Group GmbH
Priority date: 2022-08-25
Filing date: 2022-08-25
Publication date: 2022-11-17
Also published as: DE102023121231A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung (1) zur drehzahlabhängigen Kupplung zweier Wellen (11, 12) sowie ein mit einer derartigen Kupplungsanordnung (1) ausgestattetes Fahrzeug (50). Die Kupplungsanordnung (1) umfasst einen auf der ersten Welle (11) angeordneten Kupplungskörper (20), eine auf der ersten Welle (11) angeordnete und in Richtung einer Längsachse (30) der Kupplungsanordnung (1) verschiebbare erste Kupplungshälfte (41), eine mit der zweiten Welle (12) verbundene zweite Kupplungshälfte (42), eine Mehrzahl von auf dem Kupplungskörper (20) drehbar gelagerten Fliehkraftelementen (21) und eine auf der ersten Welle (11) angeordnete und in Richtung der Längsachse (30) verschiebbare Druckplatte (22). Die Fliehkraftelemente (21) üben als Folge einer auf sie wirkenden Zentrifugalkraft FCbei einer Rotation der ersten Welle (11) über die Druckplatte (22) eine Kraft FAauf die erste Kupplungshälfte (41) aus. Die Kraft FAbewirkt beim Überschreiten eines Grenzwerts ω1einer Drehzahl der ersten Welle (11) ein Trennen oder Koppeln der ersten Kupplungshälfte (41) und der zweiten Kupplungshälfte (42)

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung zur drehzahlabhängigen Kupplung zweier Wellen sowie ein mit einer derartigen Kupplungsanordnung ausgestattetes Fahrzeug.
Aus der DE 10 2013 212 028 A1 ist ein Fahrzeug, umfassend eine zentrifugal betätigte Kupplung mit einem ersten drehbaren Element, einem zweiten drehbaren Element und mindestens einem Aktuatorelement, das am ersten drehbaren Element befestigt ist, bekannt. Eines des ersten drehbaren Elements und des zweiten drehbaren Elements ist mit den Rädern des Fahrzeugs wirksam verbunden und das andere des ersten drehbaren Elements und des zweiten drehbaren Elements ist mit dem Rotor eines Elektromotors des Fahrzeugs wirksam verbunden. Das mindestens eine Aktuatorelement ist dazu konfiguriert, ein Drehmoment zwischen dem ersten drehbaren Element und dem zweiten drehbaren Element in einem Ausmaß zu übertragen, das aufgrund der Zentrifugalkraft an dem mindestens einen Aktuatorelement abnimmt, wenn eine Drehzahl des ersten drehbaren Elements zunimmt.
Die erfindungsgemäße Kupplungsanordnung zur drehzahlabhängigen Kupplung einer ersten Welle und einer zweiten Welle umfasst einen auf der ersten Welle angeordneten Kupplungskörper, eine auf der ersten Welle angeordnete und in Richtung einer Längsachse der Kupplungsanordnung verschiebbare erste Kupplungshälfte, eine mit der zweiten Welle verbundene zweite Kupplungshälfte, eine Mehrzahl von auf dem Kupplungskörper drehbar gelagerten Fliehkraftelementen und eine auf der ersten Welle angeordnete und in Richtung der Längsachse verschiebbare Druckplatte. Die Fliehkraftelemente üben als Folge einer auf sie wirkenden Zentrifugalkraft F_C bei einer Rotation der ersten Welle über die Druckplatte eine Kraft F_A auf die erste Kupplungshälfte aus, wobei die Kraft F_A bei einem Überschreiten eines Grenzwerts ω₁ einer Drehzahl der ersten Welle ein Trennen oder Koppeln der ersten Kupplungshälfte und der zweiten Kupplungshälfte bewirkt.
Ob beim Überschreiten des Grenzwerts ω₁ der Drehzahl der ersten Welle ein Trennen oder Koppeln der Kupplungshälften erfolgt, ist von der Gestaltung der Druckplatte abhängig, die sich in den Ausführungsformen der Kupplungsanordnung unterscheidet.
Dadurch, dass die von den Fliehkraftelementen hervorgerufene Kraft F_A bei einem definierten Grenzwert ω₁ der Drehzahl der ersten Welle ein Trennen oder Koppeln der ersten Kupplungshälfte und der zweiten Kupplungshälfte bewirkt, ermöglicht die Erfindung, dass ein für die jeweilige Drehzahl der ersten Welle gewünschter Zustand der Kupplungsanordnung eingestellt werden kann. Während es in einigen Anwendungsfällen gewünscht ist, dass die erste Welle und die zweite Welle erst beim Überschreiten einer gewissen Drehzahl gekoppelt werden, ist es in anderen Anwendungsfällen gewünscht, dass die erste Welle und die zweite Welle beim Überschreiten einer gewissen Drehzahl getrennt werden.
Vorzugsweise umfasst die Kupplungsanordnung eine oder mehrere Federn, die eine Kraft Fs auf die erste Kupplungshälfte ausüben, wobei die Kraft Fs entgegengesetzt zur Kraft F_A wirkt. Dadurch wird es ermöglicht, dass die erste Kupplungshälfte in einer Grundposition gehalten wird und ein Verschieben der ersten Kupplungshälfte erst erfolgt, wenn die Kraft F_A die Kraft Fs übersteigt.
Die Kupplungsanordnung umfasst vorzugsweise einen Einrastmechanismus, der eine Kraft F_D auf die erste Kupplungshälfte ausübt und der die erste Kupplungshälfte in Abhängigkeit von der Drehzahl der ersten Welle in einer festen ersten Position, in der die erste Welle und die zweite Welle getrennt sind, oder in einer festen zweiten Position, in der die erste Welle und die zweite Welle gekoppelt sind, hält. Hierdurch wird es ermöglicht, dass sich die beiden Kupplungshälften nur in einem vollständig gekoppelten oder einem vollständig getrennten Zustand befinden können. Es wird also vorteilhafterweise verhindert, dass sich die erste Kupplungshälfte in einem ungewünschten Zwischenzustand befindet.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Einrastmechanismus und die Federn so gestaltet, dass, nachdem der Grenzwert ω₁ der Drehzahl der ersten Welle überschritten wurde und eine Änderung der Position der ersten Kupplungshälfte erfolgt ist, ein entgegengesetzter Wechsel der Position der ersten Kupplungshälfte erst erfolgt, wenn ein Grenzwert ω₂ der Drehzahl der ersten Welle unterschritten wird. Der Grenzwert ω₂ ist dabei kleiner als der Grenzwert ω₁. Durch eine solche Gestaltung wird vorteilhafterweise vermieden, dass ein wiederholtes Kuppeln und Trennen der ersten und zweiten Kupplungshälften bei einem Oszillieren der Drehzahl der ersten Welle im Bereich des Grenzwerts ω₁ erfolgt.
Die erste Kupplungshälfte und die Druckplatte bilden vorzugsweise ein gemeinsames Bauteil. Dies ermöglicht eine direkte Übertragung der auf die Druckplatte wirkenden Kraft F_A auf die erste Kupplungshälfte.
Die erste Kupplungshälfte und die zweite Kupplungshälfte weisen bevorzugt Klauen auf, über die die Kupplungshälfte koppelbar sind.
Bevorzugt ist eine Kontaktfläche der Druckplatte, über die die Fliehkraftelemente mit der Druckplatte in Kontakt stehen, gegenüber der Längsachse geneigt ausgerichtet.
In einer bevorzugten Ausführung der Kupplungsanordnung sind die Fliehkraftelemente auf Bolzen des Kupplungskörpers gelagert, wobei die Bolzen in Richtung der Längsachse orientiert und über den Umfang des Kupplungskörpers verteilt sind. Dies ermöglicht eine zuverlässige Sicherung der Fliehkraftelemente und eine effektive Positionierung der Fliehkraftelemente relativ zur Druckplatte.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung, wobei die erste Welle mit einem Motor des Fahrzeugs antriebsverbunden ist und wobei die zweite Welle mit einer Achse des Fahrzeugs antriebsverbunden ist. Durch einen derartigen Einsatz der Kupplungsanordnung wird erreicht, dass - je nach Gestaltung der Kupplungsanordnung - die Wirkverbindung des Motors mit der Achse beim Überschreiten eines Grenzwerts ω₁ der Drehzahl der ersten Welle unterbrochen wird oder die Wirkverbindung erst beim Überschreiten des Grenzwerts ω₁ hergestellt wird. Ein Unterbrechen der Wirkverbindung beim Überschreiten des Grenzwerts ω₁ kann vorteilhaft sein, um den Motor vor zu hohen Drehzahlen zu schützen oder um eine Reduzierung der Leistung des Motors und eine damit einhergehende Einsparung von Energie zu gestatten. Ein Herstellen der Wirkverbindung beim Überschreiten des Grenzwerts ω₁ ermöglicht es, die an die Achsen übertragene Leistung ab einem bestimmten Drehzahlwert der ersten Achse zu erhöhen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung in einem Längsschnitt,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung in einer Explosionsansicht,
3 eine Detailansicht des Einrastmechanismus des zweiten Ausführungsbeispiels der Kupplungsanordnung,
4 das zweite Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung in einem zusammengebauten Zustand,
5a den Querschnitt des zweiten Ausführungsbeispiels der Kupplungsanordnung mit den Fliehkraftelementen einem eingefahrenen Zustand,
5b den Querschnitt des zweiten Ausführungsbeispiels der Kupplungsanordnung mit den Fliehkraftelementen einem ausgefahrenen Zustand,
6 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung in einem Längsschnitt,
7 ein viertes Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung in einer Explosionsansicht und
8 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung ausgestatteten Fahrzeugs.

1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung 1 zur drehzahlabhängigen Kupplung einer ersten Welle 11 und einer zweiten Welle 12 in einem Längsschnitt. Die Kupplungsanordnung 1 umfasst einen auf der ersten Welle 11 angeordneten Kupplungskörper 20, eine erste Kupplungshälfte 41, die mit der ersten Welle 11 verbunden ist und eine zweite Kupplungshälfte 42, die mit der zweiten Welle 12 verbunden ist. Die erste Kupplungshälfte 41 und die zweite Kupplungshälfte 42 weisen Klauen auf, über die die Kupplungshälften 41, 42 koppelbar sind.
Die Kupplungsanordnung 1 umfasst außerdem eine Mehrzahl von auf Bolzen 25 des Kupplungskörpers 20 drehbar gelagerten Fliehkraftelementen 21. Die Bolzen 25 sind in Richtung der Längsachse 30 orientiert und über den Umfang des Kupplungskörpers 20 verteilt. Des Weiteren umfasst die Kupplungsanordnung 1 eine auf der ersten Welle 11 angeordnete und in Richtung der Längsachse 30 verschiebbare Druckplatte 22. Die Kontaktfläche der Druckplatte 22, über die die Fliehkraftelemente mit der Druckplatte 22 in Kontakt stehen, ist gegenüber der Längsachse 30 geneigt ausgerichtet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Kupplungsanordnung 1 einen Einrastmechanismus 24 auf. Dieser übt eine Kraft F_D auf die erste Kupplungshälfte 41 aus und bewirkt, dass sich die erste Kupplungshälfte 41 lediglich in einer festen ersten Position, in der die erste Welle 11 und die zweite Welle 12 getrennt sind, oder in einer festen zweiten Position, in der die erste Welle 11 und die zweite Welle 12 gekoppelt sind, befinden kann.
Die Fliehkraftelemente 21 üben als Folge einer Zentrifugalkraft F_C bei einer Rotation der ersten Welle 11 über die Druckplatte 22 eine Kraft F_A auf die erste Kupplungshälfte 41 aus. Mehrere Federn 23, die in diesem Ausführungsbeispiel in den Kupplungskörper 20 eingelassen sind, üben über die Druckplatte 22 eine Kraft Fs auf die erste Kupplungshälfte 41 aus, welche entgegengesetzt zur Kraft F_A wirkt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Federn 23 als Spiralfedern ausgeprägt.
Die Druckplatte 22 ist so gestaltet, dass die Kraft F_A in eine Richtung wirkt, die mit einem Trennen der ersten Kupplungshälfte 41 und der zweiten Kupplungshälfte 42 einhergeht. Im Zustand der in 1 gezeigten Kupplungsanordnung 1 liegt die Drehzahl der ersten Welle 11 über einem Grenzwert ω₁, sodass die erste Kupplungshälfte 41 und die zweite Kupplungshälfte 42 getrennt sind.
Der Einrastmechanismus 24 und die Federn 23 sind im Ausführungsbeispiel so gestaltet, dass, nachdem der Grenzwert ω₁ der Drehzahl der ersten Welle 11 überschritten wurde und eine Änderung der Position der ersten Kupplungshälfte 41 erfolgt ist, ein entgegengesetzter Wechsel der Position der ersten Kupplungshälfte 41 erst erfolgt, wenn ein Grenzwert ω₂ der Drehzahl der ersten Welle 11 unterschritten wird, wobei der Grenzwert ω₂ kleiner ist als der Grenzwert ω₁. Für das Ausführungsbeispiel bedeutet dies genauer gesagt, dass ein Koppeln der Kupplungshälften 41, 42 erst beim Unterschreiten einer Drehzahl der ersten Welle 11 erfolgt, die niedriger ist als die Drehzahl, die zuvor ein Trennen der Kupplungshälften 41, 42 bewirkt hat.
Eine erste Gruppe der Vertiefungen 242 (in der 1 die linken Vertiefungen) dient dem Halten der Druckplatte 22 in einer Position, die mit einem gekoppelten Zustand der Kupplungshälften 41, 42 einhergeht. Eine zweite Gruppe der Vertiefungen 242 (in 1 die rechten Vertiefungen) dient dem Halten der Druckplatte 22 in einer Position, die mit einem getrennten Zustand der Kupplungshälften 41, 42 einhergeht.
Der Einrastmechanismus 24 ist so ausgelegt, dass die Kraft F_A beim Überschreiten des Grenzwerts ω₁ der Drehzahl der ersten Welle 11 die vom Einrastmechanismus 24 ausgehende Kraft F_D und die von den Federn 23 ausgehende Kraft Fs übersteigt und somit ein Verschieben der ersten Kupplungshälfte 41 möglich ist. Der Einrastmechanismus 24 umfasst Einrastelemente 241, die im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen als Federn gestaltet sind und deren erste Enden in Vertiefungen 242 der Druckplatte 22 einrasten. Die zweiten Enden der Einrastelemente 241 sind mit der mit der ersten Welle 11 dauerhaft verbunden. In alternativen Ausführungen, wie bspw. in 2 oder 3 der Fall, können die Einrastelemente 241 umgekehrt ausgerichtet sein. In solchen Fällen sind die Vertiefungen 242, in welche die ersten Enden des Einrastelements 241 eingreifen, in der ersten Welle 11 integriert und die zweiten Enden des Einrastelements 241 sind dauerhaft mit der Innenseite der ersten Kupplungshälfte 41 verbunden.
Über die Gestaltung der Vertiefungen 242 und über die Auslegung der Einrastelemente 241 und der einen oder mehreren Federn 23 kann die zuvor beschriebene Differenz der Grenzwerte ω₁ und ω₂ eingestellt werden.
Für das Ausführungsbeispiel der 1 gilt beispielhaft: Im getrennten Zustand der Kupplungsanordnung 1 wirkt die Kraft Fs=50 N nach rechts, d.h. in Wirkrichtung des Koppelns, während die vom Einrastmechanismus 24 ausgehende Kraft F_D=20 N in die entgegengesetzte Richtung wirkt, d.h. einem Koppeln entgegensteht. Um die Kupplungsanordnung 1 im getrennten Zustand zu halten, ist somit die Kraft F_A=F_S-F_D=30 N nötig. Im gekoppelten Zustand der Kupplungsanordnung 1 befinden sich die Federn 23 in einem entspannteren Zustand und üben die Kraft F_s=20 N auf die erste Kupplungshälfte 41 aus, wodurch der gekoppelte Zustand der Kupplungsanordnung 1 beibehalten wird. Um die Kupplungsanordnung 1 vom gekoppelten Zustand in den getrennten Zustand zu überführen, muss neben der Kraft Fs auch die vom Einrastmechanismus 24 ausgehende Kraft F_D überwunden werden. Letztere beträgt weiterhin 20 N, wirkt diesmal aber in die andere Richtung, d.h. entgegengesetzt zur Kraft F_A. Um die Kupplungsanordnung 1 vom gekoppelten in den getrennten Zustand zu überführen, ist die Kraft F_A=F_S+F_D=40 N erforderlich. Entsprechend ist zum Beibehalten des getrennten Zustands eine niedrigere Kraft F_A nötig als zum Überführen in den getrennten Zustand. Ein unerwünschtes wiederholtes Ändern des Zustands der Kupplungsanordnung 1 wird damit vermieden.
Der Einsatz von Federn 23 und Einrastelementen 241 mit progressiven oder degressiven Federkennlinien ist eine weitere Möglichkeit zum Erzielen gewünschter Grenzwerte ω₁ und ω₂. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die beiden Gruppen der Vertiefungen 242 unterschiedlich zu gestalten, sodass je nach gewünschter Funktion der Kupplungsanordnung 1 die Einrastelemente 241 in einem eingerasteten Zustand in der einen Gruppe der Vertiefungen 242 einen höheren Widerstand F_D für das Verschieben der ersten Kupplungshälfte 41 als in der anderen Gruppe der Vertiefungen 242 bewirken.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung 1 in einer Explosionsansicht. Wie schon im ersten Ausführungsbeispiel, ist die Kupplungsanordnung 1, im Speziellen die Druckplatte 22, so gestaltet, dass die Fliehkraftelemente 21 als Folge einer Zentrifugalkraft F_C bei einer Rotation der ersten Welle 11 über die Druckplatte 22 eine Kraft F_A auf die erste Kupplungshälfte 41 ausüben und die Kraft F_A in eine Richtung wirkt, die mit einem Trennen der ersten Kupplungshälfte 41 und der zweiten Kupplungshälfte 42 einhergeht.
Die Druckplatte 22 und die erste Kupplungshälfte 41 sind als gemeinsames Bauteil ausgebildet. Eine Außenverzahnung der ersten Welle 11 und eine Innenverzahnung der ersten Kupplungshälfte 41 stehen im zusammengebauten Zustand der Kupplungsanordnung 1 miteinander in Eingriff, sodass die erste Kupplungshälfte 41 auf der ersten Welle 11 in Richtung der Längsachse 30 verschiebbar, aber nicht um die Längsachse 30 rotierbar ist.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Kupplungsanordnung 1 eine einzelne Feder 23, die als Tellerfeder ausgeprägt ist und von der die Kraft Fs ausgeht.
Sicherungsringe 26 dienen der Sicherung der Fliehkraftelemente 21 auf den Bolzen 25. Ein weiterer Sicherungsring 27 dient als Begrenzung für die Verschiebung der ersten Kupplungshälfte 41 auf der ersten Welle 11.
Der Einrastmechanismus 24 des zweiten Ausführungsbeispiels ist in 3 in einer Detailansicht gezeigt. Erkennbar sind die Vertiefungen 242 in der ersten Welle 11 und die Einrastelemente 241, deren erste Enden in Vertiefungen 242 der ersten Welle 11 einrasten und deren zweiten Enden mit der Innenseite der ersten Kupplungshälfte 41 dauerhaft verbunden sind.
4 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung 1 in einem zusammengebauten Zustand. Die erste Welle 11 ist im Stillstand oder rotiert nur mit niedriger Drehzahl, sodass sich die Fliehkraftelemente 21 im eingefahrenen Zustand befinden. Entsprechend sind die erste Welle 11 und die zweite Welle 12 über die gekoppelten Kupplungshälften 41, 42 verbunden.
Die 5a und 5b verdeutlichen die Bewegung der Fliehkraftelemente 21 in Abhängigkeit der Rotation der ersten Welle 11. In 5a befindet sich die erste Welle 11 im Stillstand oder rotiert nur mit niedriger Drehzahl. Die Fliehkraftelemente 21 befinden sich im eingefahrenen Zustand.
Mit zunehmender Drehzahl der ersten Welle 11 drehen sich die Fliehkraftelemente 21 aufgrund der auf sie wirkenden Zentrifugalkraft F_C um die Bolzen 25, auf denen sie gelagert sind. Bei einer Drehzahl der ersten Welle 11 über dem Grenzwert ω₁ erreichen die Fliehkraftelemente 21, wie in 5b gezeigt, den ausgefahrenen Zustand und üben über die Druckplatte 22 eine ausreichend große Kraft F_A auf die erste Kupplungshälfte 41 aus, sodass ein Verschieben der ersten Kupplungshälfte 41 und ein damit einhergehendes Trennen der ersten Kupplungshälfte 41 von der zweiten Kupplungshälfte 42 erfolgt.
Die Funktionsweise der Fliehkraftelemente 21 ist bedingt durch ihre Massenverteilung. Jedes Fliehkraftelement 21 weist einen ersten und einen zweiten Abschnitt auf, wobei die Abschnitte auf gegenüberliegenden Seiten des Bolzens 25 angeordnet sind. Da der erste Abschnitt eine höhere Masse bzw. ein höheres Trägheitsmoment als der zweite Abschnitt aufweist, wird der erste Abschnitt bei einer Rotation der ersten Welle 11 aufgrund der auf ihn wirkenden höheren Zentrifugalkraft nach außen ausgelenkt. Dadurch wird wiederum der zweite Abschnitt des starren Fliehkraftelements 21 nach innen ausgelenkt und drückt gegen die Druckplatte 22.
6 zeigt schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung 1. Im Gegensatz zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist die Druckplatte 22 so gestaltet, dass die Kraft F_A in eine Richtung wirkt, die mit einem Koppeln der ersten Kupplungshälfte 41 und der zweiten Kupplungshälfte 42 einhergeht. Im dargestellten Zustand der Kupplungsanordnung 1 liegt die Drehzahl der ersten Welle 11 unter einem Grenzwert ω₁.
Entsprechend liegt der Betrag der Kraft F_A unter dem Betrag der Summe der Kraft Fs und der Kraft F_D, sodass die erste Kupplungshälfte 41 und die zweite Kupplungshälfte 42 getrennt sind. Mit steigender Drehzahl der ersten Welle 11 nimmt die Kraft F_A zu, sodass sich die erste Kupplungshälfte 41 in Richtung der zweiten Kupplungshälfte 42 verschiebt und schließlich eine Kupplung der beiden Kupplungshälften 41, 42 erfolgt.
Für die Verhältnisse der Kräfte gilt im Ausführungsbeispiel der 6: Im getrennten Zustand der Kupplungsanordnung 1 wirkt die Kraft Fs=40 N nach links, d.h. in Wirkrichtung des Trennens, ebenso die vom Einrastmechanismus 24 ausgehende Kraft F_D=20 N. Um die Kupplungsanordnung 1 vom getrennten Zustand in den gekoppelten Zustand zu überführen, ist somit die Kraft F_A=F_S+F_D=60 N nötig. Im gekoppelten Zustand der Kupplungsanordnung 1 befinden sich die Federn 23 in einem gespannteren Zustand und üben die Kraft F_s=60 N auf die erste Kupplungshälfte 41 aus. Um die Kupplungsanordnung 1 im gekoppelten Zustand zu halten, muss nicht die komplette Kraft Fs überwunden werden, da die vom Einrastmechanismus 24 ausgehende Kraft F_D in die gleiche Richtung wie die Kraft F_A wirkt. Um die Kupplungsanordnung 1 im gekoppelten Zustand zu halten, ist die Kraft F_A=F_S-F_D=40 N erforderlich. Entsprechend ist zum Beibehalten des gekoppelten Zustands eine niedrigere Kraft F_A nötig als zum Überführen in den gekoppelten Zustand. Ein unerwünschtes wiederholtes Ändern des Zustands der Kupplungsanordnung 1 wird damit vermieden.
Ein viertes Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung 1 ist in 7 in einer Explosionsansicht gezeigt. Wie im vorherigen Ausführungsbeispiel ist die Druckplatte 22 so gestaltet, dass die Kraft F_A in eine Richtung wirkt, die mit einem Koppeln der ersten Kupplungshälfte 41 und der zweiten Kupplungshälfte 42 einhergeht. Die Feder 23 ist in diesem Ausführungsbeispiel als einzelne Wellenfeder ausgeprägt.
8 zeigt schematisch ein Fahrzeug 50, welches zwei Motoren 51, 52 umfasst, wobei der Motor 51 mit einer Achse 53 und der Motor 52 mit einer Achse 54 wirkverbunden sind. Zwischen dem Motor 51 und der Achse 53 ist eine Kupplungsanordnung 1 angeordnet, die der drehzahlabhängigen Kupplung einer ersten Welle 11 und einer zweiten Welle 12 dient. Die erste Welle 11 ist über eine Übersetzung mit dem Motor 51 antriebsverbunden und die zweite Welle 12 ist über eine Übersetzung und ein Differential 55 mit der Achse 53 antriebsverbunden.
Beim Überschreiten eines Grenzwerts ω₁ der Drehzahl der ersten Welle 11 erfolgt ein Trennen der Kupplungshälften 41, 42 der Kupplungsanordnung 1, sodass die Wirkverbindung des Motors 51 mit der Achse 53 unterbrochen wird.
Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Motoren 51, 52 um Elektromotoren.
In alternativen Ausführungsformen des Fahrzeugs 50 kann sowohl zwischen dem Motor 51 und der Achse 53 als auch zwischen dem Motor 52 und der Achse 54 eine Kupplungsanordnung 1 vorliegen. In einem solchen Fall ist es möglich, dass bei einem Überschreiten des Grenzwerts ω₁ ein Trennen der Kupplungshälften 41, 42 der einen Kupplungsanordnung 1 bewirkt wird, während bei der anderen Kupplungsanordnung 1 beim Überschreiten des Grenzwerts ω₁ ein Koppeln der Kupplungshälften 41, 42 bewirkt wird. Der Grenzwert ω₁ kann für die Kupplungsanordnungen 1 identisch oder unterschiedlich definiert sein.
Weiterhin kann sich sowohl die Anzahl als auch der Typ der Motoren 51, 52 sowie die Anzahl der Achsen 53, 54 vom in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel unterscheiden. Des Weiteren ist es möglich, dass ein einzelner Motor 51 mehrere Achsen 53, 54 antreibt. In diesem Fall können Kupplungsanordnungen 1 zwischen dem Motor 51 und jeder Achse 53, 54 vorgesehen sein oder nur zwischen dem Motor 51 und einem Teil der Achsen 53, 54.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013212028 A1 [0002]

Claims

Kupplungsanordnung (1) zur drehzahlabhängigen Kupplung einer ersten Welle (11) und einer zweiten Welle (12), umfassend einen auf der ersten Welle (11) angeordneten Kupplungskörper (20), eine auf der ersten Welle (11) angeordnete und in Richtung einer Längsachse (30) der Kupplungsanordnung (1) verschiebbare erste Kupplungshälfte (41), eine mit der zweiten Welle (12) verbundene zweite Kupplungshälfte (42), eine Mehrzahl von auf dem Kupplungskörper (20) drehbar gelagerten Fliehkraftelementen (21) und eine auf der ersten Welle (11) angeordnete und in Richtung der Längsachse (30) verschiebbare Druckplatte (22), wobei die Fliehkraftelemente (21) als Folge einer auf sie wirkenden Zentrifugalkraft F_C bei einer Rotation der ersten Welle (11) über die Druckplatte (22) eine Kraft F_A auf die erste Kupplungshälfte (41) ausüben und wobei die Kraft F_A beim Überschreiten eines Grenzwerts ω₁ einer Drehzahl der ersten Welle (11) ein Trennen oder Koppeln der ersten Kupplungshälfte (41) und der zweiten Kupplungshälfte (42) bewirkt.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 1, umfassend eine oder mehrere Federn (23), die eine Kraft Fs auf die erste Kupplungshälfte (41) ausüben, wobei die Kraft Fs entgegengesetzt zur Kraft F_A wirkt.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 2, umfassend einen Einrastmechanismus (24), der eine Kraft F_D auf die erste Kupplungshälfte (41) ausübt und der die erste Kupplungshälfte (41) in Abhängigkeit von der Drehzahl der ersten Welle (11) in einer festen ersten Position, in der die erste Welle (11) und die zweite Welle (12) getrennt sind, oder in einer festen zweiten Position, in der die erste Welle (11) und die zweite Welle (12) gekoppelt sind, hält.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 3, wobei der Einrastmechanismus (24) und die Federn (23) so gestaltet sind, dass, nachdem der Grenzwert ω₁ der Drehzahl der ersten Welle (11) überschritten wurde und eine Änderung der Position der ersten Kupplungshälfte (41) erfolgt ist, ein entgegengesetzter Wechsel der Position der ersten Kupplungshälfte (41) erst erfolgt, wenn ein Grenzwert ω₂ der Drehzahl der ersten Welle (11) unterschritten wird, wobei der Grenzwert ω₂ kleiner ist als der Grenzwert ω₁.
Kupplungsanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Kupplungshälfte (41) und die Druckplatte (22) ein gemeinsames Bauteil bilden.
Kupplungsanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Kupplungshälfte (41) und die zweite Kupplungshälfte (42) Klauen aufweisen, über die die Kupplungshälften (41, 42) koppelbar sind.
Kupplungsanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Kontaktfläche der Druckplatte (22), über die die Fliehkraftelemente (21) mit der Druckplatte (22) in Kontakt stehen, gegenüber der Längsachse (30) geneigt ausgerichtet ist.
Kupplungsanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Fliehkraftelemente (21) auf Bolzen (25) des Kupplungskörpers (20) gelagert sind und wobei die Bolzen (25) in Richtung der Längsachse (30) orientiert und über den Umfang des Kupplungskörpers (20) verteilt sind.
Fahrzeug (50), umfassend eine Kupplungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste Welle (11) mit einem Motor (51) des Fahrzeugs (50) antriebsverbunden ist und wobei die zweite Welle (12) mit einer Achse (53) des Fahrzeugs (50) antriebsverbunden ist.