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Die Erfindung betrifft eine Klauenkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Herkömmliche Klauenkupplungen bewegen sich in axialer Richtung, um einzukuppeln und Drehmomente zu übertragen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Klauenkupplung anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Klauenkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine erfindungsgemäße Klauenkupplung umfasst eine Hohlwelle, eine Führungsscheibe, die rotationsfest mit der Hohlwelle gekoppelt, jedoch in einer Axialrichtung auf der Hohlwelle verschiebbar ist, eine schwimmende Scheibe, die koaxial zur Hohlwelle rotierbar gelagert und axial relativ zur Hohlwelle fixiert ist, wobei die Führungsscheibe und die schwimmende Scheibe dazu konfiguriert sind, ineinander einzugreifen, wobei ein Mechanismus zum axialen Verschieben der Führungsscheibe zum Einrücken der Führungsscheibe in die schwimmende Scheibe und/oder zum Ausrücken der Führungsscheibe aus der schwimmenden Scheibe vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist der Mechanismus zumindest zum Teil in der Hohlwelle angeordnet.
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In einer Ausführungsform weist der Mechanismus eine in der Hohlwelle angeordnete und rotierbare Stange auf, die zumindest abschnittsweise mit einem Gewinde versehen ist, das durch mindestens einen Durchbruch in der Hohlwelle zugänglich ist, wobei die Führungsscheibe mindestens einen radial nach innen weisenden Vorsprung aufweist, der mit einem Gegengewinde versehen ist und durch den Durchbruch hindurch im Eingriff mit dem Gewinde steht, wobei der Durchbruch eine größere Länge in Axialrichtung aufweist als der Vorsprung. Eine Rotation der Stange bewirkt so eine Verschiebung der Führungsscheibe in Axialrichtung relativ zur Hohlwelle und somit relativ zur schwimmenden Scheibe.
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In einer Ausführungsform ist die Hohlwelle mit einem Innengewinde versehen, das ebenfalls im Eingriff mit dem Gewinde der Stange steht. Alternativ oder zusätzlich steht das Gewinde der Stange außerhalb der Hohlwelle im Eingriff mit einem Gegengewinde, das sich in einer axial und rotatorisch festen Position relativ zur Hohlwelle befindet.
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In einer Ausführungsform weist der Mechanismus einen in der Hohlwelle, beispielsweise in Axialrichtung, verlaufenden Ölkanal auf, der durch einen zylindrischen Hohlraum in zwei Teilkanäle geteilt ist, wobei ein Kolben im zylindrischen Hohlraum in Axialrichtung verschiebbar angeordnet ist, wobei die Führungsscheibe durch mindestens einen Durchbruch in der Hohlwelle hindurch rotationsfest an dem Kolben befestigt ist, derart, dass eine Beaufschlagung der beiden Teilkanäle mit Öl bei unterschiedlichem Druck eine Verschiebung des Kolbens im zylindrischen Hohlraum und somit eine Verschiebung der Führungsscheibe in Axialrichtung relativ zur Hohlwelle und zur schwimmenden Scheibe bewirkt. Ist der Druck in einem der Teilkanäle höher als im anderen, so wird der Kolben zum anderen Teilkanal hin bewegt.
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In einer Ausführungsform ist die Führungsscheibe mittels eines in Radialrichtung durch Bohrungen im Kolben und in der Führungsscheibe gesteckten Stiftes rotationsfest an dem Kolben befestigt.
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In einer Ausführungsform weist die Führungsscheibe mindestens einen radial nach innen weisenden Vorsprung auf, der durch den Durchbruch hindurch am Kolben anliegt.
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In einer Ausführungsform weist der Durchbruch eine größere Länge in Axialrichtung auf als der Vorsprung.
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In einer Ausführungsform ist auf der Hohlwelle mindestens eine radial nach außen weisende Schiene ausgebildet, die in eine jeweilige Aussparung in einer radial nach innen weisenden Fläche der Führungsscheibe eingreift.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung werden Versorgungskanäle und/oder Betätigungsmechanismen innerhalb der rotierenden Welle integriert. Somit können Schaltgabeln entfallen. Dabei können Betätigungsmechanismen an den Stirnflächen der Wellen platziert werden, wodurch vor allem radial sehr vorteilhafte Bauraumverhältnisse entstehen.
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Anders als bei im Stand der Technik bekannten Klauenkupplungen ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung eine Verringerung des axialen und radialen Bauraumbedarfs. Zudem werden bei der erfindungsgemäßen Lösung Stellkräfte anders als bei Schaltgabeln konzentrisch aufgebracht, so dass die Gefahr einer Verkippung („Schubladeneffekt“), insbesondere bei großen Stellkräften, verringert ist. Ferner können sich Gewichtsvorteile ergeben. Ferner kann eine bessere Regelbarkeit wegen einer besseren Toleranzkette und weniger Elastizitäten (oder höherer Steifigkeit) im Vergleich zu einem klassischen Aktuator erzielt werden.
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Beispielsweise kann die Hohlwelle mit einem Antrieb und die schwimmende Scheibe mit einem Abtrieb verbunden sein oder umgekehrt.
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Die erfindungsgemäße Lösung kann beispielsweise in einem Doppelkupplungsgetriebe, einem Handschaltgetriebe, einem Wandlerautomaten, in einem Power-Sports-Antrieb, einem Bootsantrieb, in Transfer Cases (Allradantrieb), in einer Differenzialsperre und in Nutzfahrzeuganwendungen zum Einsatz kommen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Darin zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer geöffneten Klauenkupplung,
- 2 eine weitere schematische Ansicht der Klauenkupplung aus 1,
- 3 eine weitere schematische Ansicht der Klauenkupplung aus 1,
- 4 eine schematische Ansicht der geschlossenen Klauenkupplung aus 1,
- 5 eine schematische Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer geschlossenen Klauenkupplung,
- 6 eine weitere schematische Ansicht der Klauenkupplung aus 5, und
- 7 eine schematische Ansicht der geöffneten Klauenkupplung aus 5.
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1 bis 3 zeigen schematische Ansichten einer beispielhaften Ausführungsform einer Klauenkupplung 1, umfassend eine Hohlwelle 2, eine in der Hohlwelle 2 angeordnete Stange 3, die zumindest abschnittsweise mit einem Gewinde 12 versehen ist, eine Führungsscheibe 4, die rotationsfest mit der Hohlwelle 2 gekoppelt, jedoch in einer Axialrichtung auf der Hohlwelle 2 verschiebbar ist, und eine schwimmende Scheibe 5, die um die Hohlwelle 2 rotierbar gelagert ist. Wenn die schwimmende Scheibe 5 nicht im Eingriff mit der Führungsscheibe 4 und somit mit der Hohlwelle 2 ist, so kann sie frei um die Hohlwelle 2 rotieren.
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Die schwimmende Scheibe 5 weist eine Anzahl von Kupplungszähnen 6 auf, die in axialer Richtung zur Führungsscheibe 4 hin ausgerichtet sind. Zwischen den Kupplungszähnen 6 sind radial ausgerichtete Aussparungen 7 vorgesehen. Ebenso weist die Führungsscheibe 4 eine Anzahl von Kupplungszähnen 8 auf, die in axialer Richtung zur schwimmenden Scheibe 5 hin ausgerichtet sind. Zwischen den Kupplungszähnen 8 sind radial ausgerichtete Aussparungen 9 vorgesehen. Die schwimmende Scheibe 5 kann auf nicht näher dargestellte Weise relativ zur Hohlwelle 2 in Axialrichtung fixiert sein.
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Zur rotationsfesten Kopplung der Führungsscheibe 4 mit der Hohlwelle 2 können auf der Hohlwelle 2 ein, zwei oder mehr radial nach außen weisende Schienen 10 oder Rippen ausgebildet sein, die in eine entsprechende Anzahl von Aussparungen in einer radial nach innen weisenden Fläche der Führungsscheibe 4 eingreifen. Ferner können ein, zwei oder mehr Durchbrüche 11 in der Hohlwelle 2 vorgesehen sein, durch die das Gewinde 12 der Stange 3 zugänglich ist. Die Führungsscheibe 4 weist korrespondierend zu den Durchbrüchen 11 eine Anzahl von radial nach innen weisenden Vorsprüngen 13 auf, die mit einem Gegengewinde versehen sind und durch die Durchbrüche 11 hindurch im Eingriff mit dem Gewinde 12 der Stange 3 stehen.
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Die Durchbrüche 11 weisen insbesondere eine größere Länge in Axialrichtung auf als die Vorsprünge 13. Eine Rotation der Stange 3 bewirkt so eine Verschiebung der Führungsscheibe 4 in Axialrichtung relativ zur Hohlwelle 2 und somit relativ zur schwimmenden Scheibe 5.
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Die Hohlwelle 2 kann mit einem Innengewinde versehen sein, das ebenfalls im Eingriff mit dem Gewinde 12 der Stange 3 steht. Alternativ oder zusätzlich kann die Stange 3 außerhalb der Hohlwelle 2 in einem Gegengewinde geführt sein, das sich insbesondere in einer axial festen Position relativ zur Hohlwelle 2 befindet.
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In 1 ist die Führungsscheibe 4 nicht mit der schwimmenden Scheibe 5 im Eingriff.
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4 ist eine schematische Ansicht der Klauenkupplung 1, wobei die Führungsscheibe 4 mit der schwimmenden Scheibe 5 im Eingriff steht. Hierzu wird, ausgehend von der in 1 gezeigten Situation, die Stange 3 relativ zur Hohlwelle 2 gedreht, beispielsweise vom Ende der Hohlwelle 2 auf der Seite der schwimmenden Scheibe 5 aus betrachtet im Uhrzeigersinn, sofern das Gewinde 12 ein Rechtsgewinde ist. Hierdurch wird die Führungsscheibe 4 zur schwimmenden Scheibe 5 hin verschoben, die Kupplungszähne 6 der schwimmenden Scheibe 5 greifen in die Aussparungen 9 der Führungsscheibe 4 ein und die Kupplungszähne 8 der Führungsscheibe 4 greifen in die Aussparungen 7 der schwimmenden Scheibe 5 ein, so dass die Klauenkupplung 1 geschlossen ist. Wenn, ausgehend von der in 4 gezeigten Situation, die Stange 3 relativ zur Hohlwelle 2 in einer Gegenrichtung gedreht wird, beispielsweise vom Ende der Hohlwelle 2 auf der Seite der schwimmenden Scheibe 5 aus betrachtet im Gegenuhrzeigersinn, sofern das Gewinde 12 ein Rechtsgewinde ist, dann wird die Führungsscheibe 4 von der schwimmenden Scheibe 5 weg verschoben, so dass die Klauenkupplung 1 sich öffnet, wie in 1 gezeigt ist.
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Bei Verwendung von Linksgewinde gilt entsprechend die umgekehrte Rotationsrichtung für die Stange 3.
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5 und 6 zeigen schematische Ansichten einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Klauenkupplung 1, umfassend eine Hohlwelle 2, einen in der Hohlwelle 2 angeordneten Ölkanal 14, eine Führungsscheibe 4, die rotationsfest mit der Hohlwelle 2 gekoppelt, jedoch in einer Axialrichtung auf der Hohlwelle 2 verschiebbar ist, und eine schwimmende Scheibe 5, die um die Hohlwelle 2 rotierbar gelagert ist. Wenn die schwimmende Scheibe 5 nicht im Eingriff mit der Führungsscheibe 4 und somit mit der Hohlwelle 2 ist, so kann sie frei um die Hohlwelle 2 rotieren.
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Die schwimmende Scheibe 5 weist eine Anzahl von Kupplungszähnen 6 auf, die in axialer Richtung zur Führungsscheibe 4 hin ausgerichtet sind. Zwischen den Kupplungszähnen 6 sind radial ausgerichtete Aussparungen 7 vorgesehen.
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Ebenso weist die Führungsscheibe 4 eine Anzahl von Kupplungszähnen 8 auf, die in axialer Richtung zur schwimmenden Scheibe 5 hin ausgerichtet sind. Zwischen den Kupplungszähnen 8 sind radial ausgerichtete Aussparungen 9 vorgesehen. Die schwimmende Scheibe 5 kann auf nicht näher dargestellte Weise relativ zur Hohlwelle 2 in Axialrichtung fixiert sein.
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Zur rotationsfesten Kopplung der Führungsscheibe 4 mit der Hohlwelle 2 können auf der Hohlwelle 2 ein, zwei oder mehr radial nach außen weisende Schienen 10 oder Rippen ausgebildet sein, die in eine entsprechende Anzahl von Aussparungen in einer radial nach innen weisenden Fläche der Führungsscheibe 4 eingreifen. Ferner können ein, zwei oder mehr Durchbrüche 11 in der Hohlwelle 2 vorgesehen sein. Im Bereich der Durchbrüche 11 weist die Hohlwelle 2 ferner einen zylindrischen Hohlraum 15 auf, in dem ein Kolben 16 in Axialrichtung verschiebbar angeordnet ist, und dessen Länge in Axialrichtung größer ist als eine Länge der Durchbrüche 11. Die Führungsscheibe 4 ist rotationsfest an dem Kolben 16 befestigt, beispielsweise mittels eines in Radialrichtung durch den Kolben 16 und die Führungsscheibe 4 gesteckten Stiftes 17. Die Führungsscheibe 4 kann ferner korrespondierend zu den Durchbrüchen 11 eine Anzahl von radial nach innen weisenden Vorsprüngen 13 aufweisen, die durch die Durchbrüche 11 hindurch am Kolben 16 anliegen.
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Die Durchbrüche 11 weisen insbesondere eine größere Länge in Axialrichtung auf als die Vorsprünge 13. Durch die Anordnung des zylindrischen Hohlraums 15 teilt sich der Ölkanal 14 in einen ersten Teilkanal 14.1 auf der Seite der Führungsscheibe 4 und einen zweiten Teilkanal 14.2 auf der Seite der schwimmenden Scheibe 5, so dass der zylindrische Hohlraum 15 von zwei Seiten mit Öl beaufschlagt werden kann. Eine Beaufschlagung des ersten Teilkanals 14.1 mit Öl bei einem höheren Druck als im zweiten Teilkanal 14.2 bewirkt somit eine Verschiebung des Kolbens 16 im zylindrischen Hohlraum 15 und somit der Führungsscheibe 4 in Axialrichtung relativ zur Hohlwelle 2 und zur schwimmenden Scheibe 5 hin. Eine Beaufschlagung des zweiten Teilkanals 14.2 mit Öl bei einem höheren Druck als im ersten Teilkanal 14.1 bewirkt eine Verschiebung des Kolbens 16 im zylindrischen Hohlraum 15 und somit der Führungsscheibe 4 in Axialrichtung relativ zur Hohlwelle 2 von der schwimmenden Scheibe 5 weg.
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In 5 ist die Führungsscheibe 4 mit der schwimmenden Scheibe 5 im Eingriff.
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7 ist eine schematische Ansicht der Klauenkupplung 1, wobei die Führungsscheibe 4 mit der schwimmenden Scheibe 5 nicht im Eingriff steht. Hierzu wird, ausgehend von der in 5 gezeigten Situation, der zweite Teilkanal 14.2 mit Öl bei einem höheren Druck als im ersten Teilkanal 14.1 beaufschlagt und somit eine Verschiebung des Kolbens 16 im zylindrischen Hohlraum 15 und somit der Führungsscheibe 4 in Axialrichtung relativ zur Hohlwelle 2 von der schwimmenden Scheibe 5 weg bewirkt. Die Kupplungszähne 6 der schwimmenden Scheibe 5 rücken aus den Aussparungen 9 der Führungsscheibe 4 aus und die Kupplungszähne 8 der Führungsscheibe 4 rücken aus den Aussparungen 7 der schwimmenden Scheibe 5 aus, so dass die Klauenkupplung 1 öffnet. Wenn, ausgehend von der in 7 gezeigten Situation, der erste Teilkanal 14.1 mit Öl bei einem höheren Druck als im zweiten Teilkanal 14.2 beaufschlagt wird, dann wird eine Verschiebung des Kolbens 16 im zylindrischen Hohlraum 15 und somit der Führungsscheibe 4 in Axialrichtung relativ zur Hohlwelle 2 zur schwimmenden Scheibe 5 hin bewirkt, so dass die Klauenkupplung 1 schließt wie in 5 gezeigt ist.
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Beispielsweise kann die Hohlwelle 2 mit einem Antrieb und die schwimmende Scheibe 5 mit einem Abtrieb verbunden sein oder umgekehrt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Klauenkupplung
- 2
- Hohlwelle
- 3
- Stange
- 4
- Führungsscheibe
- 5
- schwimmende Scheibe
- 6
- Kupplungszahn
- 7
- Aussparung
- 8
- Kupplungszahn
- 9
- Aussparung
- 10
- Schiene
- 11
- Durchbruch
- 12
- Gewinde
- 13
- Vorsprung
- 14
- Ölkanal
- 14.1
- erster Teilkanal
- 14.2
- zweiter Teilkanal
- 15
- zylindrischer Hohlraum
- 16
- Kolben
- 17
- Stift
