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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Rechte nach 35 U.S.C. §119(e) für die Provisorische US-Patentanmeldung 61/669 759, eingereicht am 10. Juli 2012, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Freilaufkupplung mit verringerter Freilaufreibung und insbesondere eine Freilauf-Keilschaltkupplung, bei der in einem Freilaufmodus der Kontakt zwischen Keilplatten und einem äußeren Laufring auf einen Mindestwert verringert ist.
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HINTERGRUND
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7 ist eine Ansicht einer Freilaufkupplung 300 in Explosionsdarstellung aus der an denselben Anmelder abgetretenen US-Patentanmeldung 12/316 219, eingereicht am 10. Dezember 2008. Die Kupplung 300 enthält einen inneren Laufring 302, eine Keilplatte 304 und einen äußeren Laufring 306. Der Laufring 302 ist durch ein Keilwellenprofil 308 gegen Verdrehung gesichert. Wenn sich der äußere Laufring in der Umfangsrichtung CD1 dreht, arbeitet die Kupplung 300 im Freilaufmodus, dreht sich der äußere Laufring in Bezug auf den inneren Laufring und die Keilplatten, und der Innenumfang 310 des äußeren Laufrings ist durch Reibung mit dem Außenumfang 312 der Keilplatte verbunden. Wenn die Drehung des äußeren Laufrings umgekehrt in der Umfangsrichtung CD2 erfolgt (Verriegelungsmodus), drücken die Keilplatten gegen den inneren und den äußeren Laufring und verriegeln den äußeren Laufring drehfest mit dem inneren Laufring, um somit den äußeren Laufring drehfest zu verbinden.
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Damit die Kupplung vom Freilaufmodus in den Verriegelungsmodus wechseln kann, ist die Reibung zwischen der Keilplatte und dem äußeren Laufring erforderlich; die Reibung wirkt jedoch der Drehung des äußeren Laufrings entgegen, wodurch ein auf den äußeren Laufring einwirkendes Drehmoment neutralisiert wird. Somit wird durch die Reibung der Wirkungsgrad einer Einheit verringert, in der die Kupplung 300 angewendet wird.
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In der
US-Patentschrift 3 202 250 wird eine Freilaufkupplung mit einem inneren Laufring, einem oder mehreren Keilen und einem äußeren Laufring offenbart. Gemäß der obigen Beschreibung kommt es zu einer zu starken Reibung zwischen den Keilen und dem äußeren Laufring, wodurch die oben beschriebenen reibungsbedingten Unzulänglichkeiten besonders groß werden.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß hierin veranschaulichten Aspekten wird eine Freilaufkupplung bereitgestellt, die enthält: einen inneren Laufring, der einen ersten Außenumfang mit einer ersten Vielzahl von Rampen hält, und mindestens eine Keilplatte, die enthält: einen ersten Innenumfang mit einer zweiten Vielzahl von Rampen; einen zweiten Außenumfang; und eine erste Vielzahl von Schlitzen: die in einer axialen Richtung durch ein Material verlaufen, aus dem die mindestens eine Keilplatte gebildet ist; die entsprechende erste Enden enthalten, die zu dem zweiten Außenumfang hin offen sind; und die entsprechende zweite Enden enthalten, die radial außerhalb des ersten Innenumfangs liegen und durch die mindestens eine Keilplatte umschlossen sind. Die Freilaufkupplung enthält einen äußeren Laufring, der einen zweiten Innenumfang enthält. Der äußere Laufring ist in einer ersten Umfangsrichtung in Bezug auf den inneren Laufring drehbar. Eine Drehung des äußeren Laufrings in einer zweiten Umfangsrichtung, die der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzt ist, bewirkt, dass der äußere Laufring drehfest mit dem inneren Laufring verriegelt wird.
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Gemäß hierin veranschaulichten Aspekten wird eine Freilaufkupplung bereitgestellt, die enthält: einen inneren Laufring, der einen ersten Außenumfang mit einer ersten Vielzahl von Rampen enthält, und mindestens eine Keilplatte, die enthält: einen ersten Innenumfang mit einer Vielzahl zweiter Rampen; einen zweiten Außenumfang; eine erste Vielzahl von Schlitzen: die in einer axialen Richtung durch ein Material verlaufen, aus der die mindestens eine Keilplatte gebildet ist; die entsprechende erste Enden enthalten, die zu dem zweiten Außenumfang hin offen sind; und die entsprechende zweite Enden enthalten, die radial außerhalb des ersten Innenumfangs liegen und durch die mindestens eine Keilplatte umschlossen sind. Die Keilplatte enthält eine zweite Vielzahl von Schlitzen: die in einer axialen Richtung durch das Material verlaufen, aus dem die mindestens eine Keilplatte gebildet; die entsprechende dritte Enden enthalten, die zu dem ersten Innenumfang hin offen sind; und die entsprechende vierte Enden enthalten, die radial innerhalb des zweiten Außenumfangs liegen und durch die mindestens eine Keilplatte umschlossen sind. Die Freilaufkupplung enthält einen äußeren Laufring, der einen zweiten Innenumfang enthält. Zumindest entsprechende Teile der ersten und der zweiten Vielzahl von Schlitzen überlappen einander in einer ersten oder einer zweiten Umfangsrichtung. Eine radiale Linie erstreckt sich von dem inneren Laufring zu dem äußeren Laufring und ist auf dem Umfang angeordnet zwischen: zwei Schlitzen aus der ersten Vielzahl von Schlitzen, die in der ersten oder der zweiten Umfangsrichtung einander benachbart sind; zwei Schlitzen aus der zweiten Vielzahl von Schlitzen, die in der ersten oder der zweiten Umfangsrichtung einander benachbart sind; oder jeweils einem Schlitz aus der ersten und der zweiten Vielzahl von Schlitzen, die in der ersten oder der zweiten Umfangsrichtung einander benachbart sind, der durch das Material verläuft, aus dem die mindestens eine Keilplatte gebildet ist, ohne auf eine Öffnung in dem Material zu treffen. Der äußere Laufring ist in der ersten Umfangsrichtung in Bezug auf den inneren Laufring drehbar. Eine Drehung des äußeren Laufrings in der zweiten Umfangsrichtung, die der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzt ist, bewirkt, dass der äußere Laufring drehfest mit dem inneren Laufring verriegelt wird.
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Gemäß hierin veranschaulichten Aspekten wird eine Freilaufkupplung bereitgestellt, die enthält: einen inneren Laufring, der einen ersten Außenumfang mit einer ersten Vielzahl von Rampen enthält, und mindestens eine Keilplatte, die enthält: einen ersten Innenumfang mit einer zweiten Vielzahl von Rampen; und eine erste Vielzahl von Schlitzen: die in einer axialen Richtung durch ein Material verlaufen, aus dem die mindestens eine Keilplatte gebildet ist; die entsprechende erste Enden enthalten, die zu dem zweiten Außenumfang hin offen sind; und die entsprechende zweite Enden enthalten, die radial außerhalb des ersten Innenumfangs liegen und durch die mindestens eine Keilplatte umschlossen werden. Die Keilplatte enthält eine zweite Vielzahl von Schlitzen: die in der axialen Richtung durch das Material verlaufen, aus dem die mindestens eine Keilplatte gebildet ist; die entsprechende dritte Enden enthalten, die zu dem ersten Innenumfang hin offen sind; und die entsprechende vierte Enden, die radial innerhalb des zweiten Außenumfangs liegen und durch die mindestens eine Keilplatte umschlossen werden, und einen zweiten Außenumfang enthalten, der eine Vielzahl von Segmenten enthält. Die Freilaufkupplung enthält einen äußeren Laufring, der einen zweiten Innenumfang enthält. Entsprechende Paare von Segmenten aus der Vielzahl von Segmenten, die in der ersten Umfangsrichtung einander benachbart sind, werden in der ersten Umfangsrichtung durch einen entsprechenden Schlitz aus der ersten Vielzahl von Schlitzen voneinander getrennt. Der äußere Laufring ist in einer ersten Umfangsrichtung in Bezug auf den inneren Laufring drehbar. Eine Drehung des äußeren Laufrings in einer zweiten Umfangsrichtung, die der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzt ist, bewirkt, dass der äußere Laufring drehfest mit dem inneren Laufring verriegelt wird. Ein Wert einer durch die mindestens eine Keilplatte auf den zweiten Innenumfang ausgeübten radial nach außen gerichteten Kraft variiert gemäß einer Anzahl von Schlitzen aus der ersten Vielzahl von Schlitzen oder einer Umfangslänge der Vielzahl von Segmenten.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Verschiedene Ausführungsformen werden lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen offengelegt, in denen entsprechende Bezugszeichen entsprechende Teile bezeichnen, wobei:
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1A eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystem ist, das die in der vorliegenden Anmeldung verwendeten räumlichen Begriffe veranschaulicht;
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1B eine perspektivische Ansicht eines Objekts in dem Zylinderkoordinatensystem von 1A ist, das die in der vorliegenden Anmeldung verwendeten räumlichen Begriffe veranschaulicht; und
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2 eine Freilaufkupplung mit verringerter Reibung in einem Freilaufmodus in Explosionsdarstellung ist;
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3 eine Draufsicht der Freilaufkupplung von 2 in einem Freilaufmodus ist;
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4 eine Draufsicht der Freilaufkupplung von 2 in einem Verriegelungsmodus ist;
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5 eine Teilquerschnittsansicht der Freilaufkupplung entlang der Schnittlinie 5-5 in 4 ist;
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6 eine Draufsicht einer Kupplung mit verringerter Reibung im Freilaufmodus ist; und
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7 eine Freilaufkupplung nach dem Stand der Technik in Explosionsdarstellung ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Von vornherein sollte einsichtig sein, dass gleiche Bezugsnummern in verschiedenen Zeichnungsansichten identische oder funktionell ähnliche Strukturelemente der Offenbarung bezeichnen. Es sollte klar sein, dass die beanspruchte Offenbarung nicht auf die offenbarten Aspekte beschränkt ist.
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Außerdem ist klar, dass diese Offenbarung nicht auf die einzelnen beschriebenen Verfahrensweisen, Materialien und Modifikationen beschränkt ist und insofern natürlich variieren kann. Es ist auch klar, dass die hierin verwendeten Begriffe nur zum Beschreiben einzelner Aspekte dienen und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einschränken sollen.
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Sofern nicht anderweitig definiert, weisen alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung auf, wie sie einem Fachmann geläufig sind, an den diese Offenbarung gerichtet ist. Es sollte klar sein, dass zum Umsetzen oder Testen der Offenbarung beliebige Verfahren, Einheiten oder Materialien verwendet werden können, die den hierin beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind.
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1A ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems 80, das die in der vorliegenden Anmeldung verwendeten räumlichen Begriffe verdeutlicht. Die vorliegende Erfindung wird zumindest teilweise in Verbindung mit einem Zylinderkoordinatensystem beschrieben. Das System 80 weist eine Längsachse 81 auf, die als Bezugspunkt für die folgenden räumlichen und Richtungsbegriffe dient. Die Begriffe „axial”, „radial” und „Umfangs-” beziehen sich auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82 (der senkrecht zur Achse 81 ist) beziehungsweise zum Umfang 83. Die Begriffe „axial”, „radial” und „Umfangs-” beziehen sich auch auf eine Ausrichtung parallel zu entsprechenden Ebenen. Zur Verdeutlichung der Lage der verschiedenen Ebenen dienen die Objekte 84, 85 und 86. Die Fläche 87 des Objekts 84 bildet eine axiale Ebene. Das heißt, die Achse 81 bildet eine Linie entlang der Fläche. Die Fläche 88 des Objekts 85 bildet eine radiale Ebene. Das heißt, der Radius 82 bildet eine Linie entlang der Fläche. Die Fläche 89 des Objekts 86 bildet eine Umfangsfläche. Das heißt, der Umfang 83 bildet eine Linie entlang der Fläche. Ein weiteres Beispiel stellen eine axiale Bewegung oder Lage parallel zur Achse 81, eine radiale Bewegung oder Lage parallel zum Radius 82 und eine Umfangsbewegung oder -tage parallel zum Umfang 83 dar. Eine Rotation erfolgt in Bezug auf die Achse 81.
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Die Begriffe „axial”, „radial” und „Umfangs-” beziehen sich auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82 beziehungsweise zum Umfang 83. Die Begriffe „axial”, „radial” und „Umfangs-” beziehen sich auch auf eine Ausrichtung parallel zu entsprechenden Ebenen.
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1B ist eine perspektivische Ansicht eines Objekts 90 im Zylinderkoordinatensystem 80 von 1A, das die in der vorliegenden Anmeldung verwendeten räumlichen Begriffe verdeutlicht. Das zylindrische Objekt 90 ist für ein zylindrisches Objekt in einem Zylinderkoordinatensystem repräsentativ und soll die vorliegende Erfindung in keiner Weise einschränken. Das Objekt 90 enthält eine axiale Fläche 91, eine radiale Fläche 92 und eine Umfangsfläche 93. Die Fläche 91 ist Teil einer axialen Ebene, die Fläche 92 ist Teil einer radialen Ebene und die Fläche 93 ist eine Umfangsfläche.
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2 ist eine Ansicht der Freilaufkupplung 100 mit verringerter Reibung in Explosionsdarstellung.
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3 ist eine Draufsicht der Freilaufkupplung 100 von 2 in einem Freilaufmodus. Die folgende Beschreibung ist in Verbindung mit den 2 und 3 zu sehen. Die Kupplung 100 enthält einen inneren Laufring 102, mindestens eine Keilplatte 104 und einen äußeren Laufring 106. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält die Kupplung 100 zwei Keilplatten 104; es sollte jedoch klar sein, dass andere Anzahlen von Keilplatten möglich sind. Der innere Laufring enthält einen Außenumfang OC1 mit Rampen 108. Jede Keilplatte enthält einen Außenumfang OC2 und einen Innenumfang IC1 mit Rampen 110. Der äußere Laufring enthält einen Innenumfang IC2. Die Keilplatte 104 enthält Schlitze 112, die in einer axialen Richtung, zum Beispiel AD, durch ein Material verlaufen, aus dem die Keilplatte gebildet ist. Jeder Schlitz 112 enthält ein Ende E1, dass zum OC2 hin offen ist, und ein Ende E2, das radial außerhalb vom IC1 liegt und durch die Keilplatte umschlossen wird. Das heißt, der Schlitz 112 verläuft nicht durch die Keilplatte zum IC1. Der äußere Laufring ist in einer Umfangsrichtung CD1 in Bezug auf den inneren Laufring drehbar.
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4 ist eine Draufsicht der Freilaufkupplung von 2 in einem Verriegelungsmodus. Die folgende Beschreibung ist in Verbindung mit den 2 bis 4 zu sehen. Im Verriegelungsmodus ist der äußere Laufring drehfest mit dem inneren Laufring verriegelt, indem sich der äußere Laufring in der Richtung CD2 dreht, die der Richtung CD1 entgegengesetzt ist. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der innere Laufring drehfest verbunden, zum Beispiel durch ein Keilwellenprofil 114. Das heißt, der innere Laufring kann sich nicht drehen. In diesem Fall, im Verriegelungsmodus, wird auch verhindert, dass sich der äußere Laufring dreht.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält die Keilplatte 104 Schlitze 116, die in der axialen Richtung durch ein Material führen, aus dem die Keilplatte gebildet ist. Jeder Schlitz 116 enthält ein Ende E3, das zum IC1 hin offen ist, und ein Ende E4, das innerhalb vom OC2 liegt und durch die Keilplatte umschlossen wird, Das heißt, der Schlitz 116 verlauft nicht durch die Keilplatte zum OC2. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform überlappen zumindest entsprechende Teile der Schlitze 112 und 116 einander in einer Umfangsrichtung wie beispielsweise CD1 oder CD2.
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Der OC2 enthält eine Vielzahl von Segmenten 118. Entsprechende Paare von Segmenten 118, zum Beispiel 118A und 118B, die in einer Umfangsrichtung wie beispielsweise CD1 oder CD2 einander benachbart sind, sind durch einen entsprechenden Schlitz 112 in der Umfangsrichtung voneinander getrennt. Im Freilaufmodus stehen zumindest einige der Segmente 118 in Kontakt mit IC2. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform stehen im Verriegelungsmodus alle Segmente 118 in Kontakt mit IC2.
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Jede Keilplatte enthält eine radial angeordnete Lücke 120, die die Enden 122 und 124 der Keilplatte voneinander trennt, sodass die Keilplatte an der Lücke in einer Umfangsrichtung vollständig unterbrochen ist. Zum Beispiel verläuft die radiale Linie RL1 durch die Lücke 120, ohne die Keilplatte zu berühren. Im Allgemeinen ist die Keilplatte 104 aufgrund der Lücke 120 in einer Umfangsrichtung elastisch, und der Durchmesser D1 für den OC2 der Keilplatte 104 ist in einem freien (nicht in den äußeren Laufring eingebauten) Zustand größer als der Durchmesser D2 des IC2 des äußeren Laufrings. Wenn eine Keilplatte in den äußeren Laufring eingesetzt ist, wird deshalb die Umfangsgröße CE der Lücke verringert, und durch die Elastizität der Keilplatte wird diese radial nach außen gedrückt, um in Kontakt mit dem äußeren Laufring zu gelangen und auf den IC2 eine radial nach außen gerichtete Kraft F auszuüben.
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Um vom Freilaufmodus in den Verriegelungsmodus zu wechseln, ist im Freilaufmodus ein Drehmoment FF erforderlich, das der Drehung des äußeren Laufrings in der Richtung CD1 entgegengesetzt ist. Ein Wert des Drehmoments FF ist einem Wert der Kraft F proportional (FF nimmt im gleichen Maße wie F zu). Der Wert der Kraft F hängt von den Eigenschaften der Keilplatte ab (zum Beispiel vom Unterschied betreffender Durchmesser zwischen OC2 und IC2 und von der Steifigkeit der Keilplatte) und vorteilhafterweise von den Schlitzen 112 und den Segmenten 118. Zum Beispiel wird durch das Vorhandensein von Schlitzen 112 der Wert der Kraft F im Vergleich zu einer Keilplatte ohne Schlitze 112 verringert. Außerdem wirkt sich die Größe der Umfangslänge der Segmente 118 (die Summe der Umfangslängen CL aller Segmente) auf F aus.
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Somit ist der Wert der Kraft F proportional der Anzahl der Schlitze 112 und der Umfangslänge CL der Segmente 118. Allgemein nimmt die Kraft F mit erhöhter Anzahl der Schlitze 112 und verringerter CL ab. Es sollte auch klar sein, dass allgemein die Anzahl der Schlitze 112/CL der Segmente 118 die Federkraft der Keilplatte beeinflussen, was wiederum beeinflusst, wie sich die Keilplatte „abwickelt”, sowie den Wert der Kraft F. Somit wird durch Erhöhen der Anzahl der Schlitze 112 oder der Umfangsbreite CW der Schlitze 112; oder durch Verringern von CL die Kraft F verringert, indem die Kontaktfläche zwischen der Keilplatte und dem äußeren Laufring verringert und die Federeigenschaften der Keilplatte beeinflusst werden.
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Durch die Reibung zwischen einer Keilplatte und dem äußeren Laufring in einem Freilaufmodus wird der Wirkungsgrad eines Kraftübertragungssystems verringert, in dem die Kupplung verwendet wird. Zum Beispiel wird durch die Reibungskraft das auf den äußeren Laufring einwirkende Drehmoment um einen Teil vermindert, was nicht erwünscht ist. Auf vorteilhafte Weise steuert und verringert die Kupplung 100 die Stärke der Reibung zwischen den Keilplatten und dem äußeren Laufring, indem sie die Kraft F und demzufolge das Drehmoment FF steuert.
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Somit können die Keilplatten mit entsprechenden Konfigurationen von Schlitzen 112 und Segmenten 118 hergestellt werden, um einen gewünschten Wert von FF einzustellen, zum Beispiel den geringstmöglichen Wert von FF, der erforderlich ist, damit die Kupplung vom Freilaufmodus in den Verriegelungsmodus wechseln kann. Durch diese Konfiguration werden wiederum im Freilaufmodus Reibungsverluste am äußeren Laufring verringert und dadurch der Wirkungsgrad einer Einheit erhöht, in der die Kupplung 100 verwendet wird.
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Wie oben erwähnt verringern die Keilplatten auf vorteilhafte Weise die Reibung im Freilaufmodus durch Schlitze 112 und Segmente 118. Die Keilplatten halten jedoch in der radialen Richtung die geforderte Festigkeit aufrecht. Während des Betriebs im Verriegelungsmodus sind der innere und der äußere Laufring mit den Keilplatten verkeilt, wodurch starke radial gerichtete Kräfte auf die Keilplatte einwirken. Somit müssen die Keilplatten fest genug sein, um den radial gerichteten Kräften ohne Verbiegung zu widerstehen. Die Konfiguration der Schlitze 112 und 116 sowie der Segmente 118 stellt auf vorteilhafte Weise die gewünschte Verringerung des Drehmoments FF bereit und erhält gleichzeitig die gewünschte Festigkeit in der radialen Richtung aufrecht. Insbesondere werden zwischen IC1 und OC2 eine Vielzahl stabiler mechanischer Pfade gebildet, um die radial gerichteten Kräfte aufzunehmen. Unter einem stabilen mechanischen Pfad ist eine Linie zu verstehen, die den IC1 und den OC2 miteinander verbindet und durch das Material verläuft, aus dem die Keilplatte gebildet ist, ohne auf eine Unterbrechung in dem Material wie beispielsweise ein Loch oder einen Schlitz zu treffen.
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Für die Konfigurationen von Schlitzen 112 und 116 sowie stabilen mechanischen Pfaden gibt es drei allgemeine Fälle. In einem Fall verläuft ein mechanischer Pfad MP1 durch die Keilplatte zwischen zwei Schlitzen 112 (zum Beispiel 112A und 112B), die in einer Umfangsrichtung einander benachbart sind. In einem anderen Fall verläuft ein mechanischer Pfad MP2 durch die Keilplatte zwischen zwei Segmenten 116 (zum Beispiel 116A und 116B), die in einer Umfangsrichtung einander benachbart sind. In einem weiteren Fall verläuft ein mechanischer Pfad MP3 durch die Keilplatte zwischen einem Segment 112 (zum Beispiel 112B) und einem Segment 116 (zum Beispiel 116A), die in einer Umfangsrichtung einander benachbart sind.
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Mit anderen Worten: benachbarte Schlitze wie beispielsweise die Schlitze 112C und 112B sind in der Umfangsrichtung entlang der Linie L1 in dem Material voneinander getrennt, aus dem die Keilplatte gebildet ist; benachbarte Schlitze 116 wie beispielsweise die Schlitze 116C und 116D sind in der Umfangsrichtung entlang der Linie 12 in dem Material voneinander getrennt, aus dem die Keilplatte gebildet ist; und benachbarte Schlitze 112 und 116 wie beispielsweise 112D und 116D sind in der Umfangsrichtung entlang der Linie L3 in dem Material voneinander getrennt, aus dem die Keilplatte gebildet ist. Anstatt zum Einstellen des Wertes F Schlitze in einer Umfangsrichtung zu verwenden, wodurch die radiale Festigkeit der Keilplatte in Mitleidenschaft gezogen würde, werden bei der Kupplung 100 somit Schlitze 112 und 116 verwendet, die sich nur geringfügig auf die radiale Festigkeit auswirken.
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Um vom Freilaufmodus in den Verriegelungsmodus zu wechseln, dreht oder verschiebt der äußere Laufring die Keilplatten in Richtung CD2, sodass Rampen 110 der Keilplatte in Bezug auf Rampen 108 des inneren Laufrings in Richtung CD2 verschoben werden. Durch das Verschieben der Rampen wird bewirkt, dass die Rampen 108 und 110 miteinander verriegelt und die Keilplatten gegen den äußeren Laufring gedrückt werden, sodass der innere Laufring, die Keilplatten und der äußere Laufring drehfest miteinander verbunden sind. Damit der äußere Laufring die Keilplatte in Drehung versetzen kann, muss im Freilaufmodus (der äußere Laufring dreht sich in Richtung CD1) zwischen dem äußeren Laufring und den Keilplatten mindestens eine gewisse Reibungskraft wirken. Fehlt die Reibungskraft oder ist sie nicht stark genug, dreht sich der äußere Laufring einfach in Richtung CD2, ohne die Keilplatten zu verschieben. Das heißt, in einem bestimmten Maß muss ein Reibungsmoment FF vorhanden sein. Durch den Kontakt der Segmente 118 mit IC2 wird das FF bereitgestellt.
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5 ist eine Querschnittsansicht der Freilaufkupplung 100 von 2 entlang der Schnittlinie 5-5 in 4. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind entsprechende OC2s so geformt, dass sie Fasen 130 bilden, und der IC2 ist so konfiguriert, dass er eine V-förmige Vertiefung 132 bildet, in denen die Fasen angeordnet sind. Für eine geeignete Konstruktion und Funktion einer Freilauf-Keilschaltkupplung muss die Reibungskraft zwischen Keilplatten und dem äußeren Laufring möglichst gleichbleibend sein. Die Kontaktfläche zwischen den Keilplatten und dem äußeren Laufring hängt von der Dicke W der Keilplatten ab, die für die Größe 134 der Fasen maßgebend ist. Zum Beispiel nimmt mit der Dicke W auch die Größe 134 zu, wodurch der Reibungskontakt zwischen der Keilplatte und dem äußeren Laufring im Freilaufmodus erhöht wird. Aufgrund technologischer Einschränkungen lässt sich eine gleichbleibende Dicke W der Keilplatten nur schwer erreichen. Die Schwankungsbreite der Dicke W wiederum führt zu einer unerwünschten Schwankungsbreite der Reibungskraft zwischen der Keilplatte und dem äußeren Laufring. Die nachteiligen Auswirkungen aufgrund der unerwünschten Schwankungsbreite der Reibungskraft im Freilaufmodus nehmen in dem Maße zu, wie die Reibungsfläche zwischen den Keilplatten und dem äußeren Laufring größer wird. Somit werden die Auswirkungen am größten, wenn die Keilplatte im Freilaufmodus über ihren gesamten Umfang hinweg in Kontakt mit dem äußeren Laufring steht. Vorteilhafterweise werden durch die Kupplung 100 die negativen Auswirkungen der Schwankungsbreite der Dicke auf ein Mindestmaß verringert, indem die Kontaktfläche auf dem Umfang zwischen IC2 und OC2 begrenzt wird.
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6 ist eine Draufsicht einer Freilaufkupplung 200 mit verringerter Freilaufreibung. In 3 stehen im Freilaufmodus nicht alle entsprechenden Flächen FS1 und FS2 der Rampen 108 und 110 in Kontakt miteinander. Gemäß einer in 6 gezeigten beispielhaften Ausführungsform stehen im Freilaufmodus alle entsprechenden Flächen FS1 und FS2 der Rampen 108 und 110 in Kontakt miteinander. Die Erörterung bezüglich der Kupplung 100 ist allgemein auch auf die Kupplung 200 anwendbar. Wenn im Freilaufmodus alle entsprechenden Flächen FS1 und FS2 der Rampen 108 und 110 in Kontakt miteinander stehen, sind die entsprechenden Werte von F und FF größer als im allgemeinen Fall, wenn im Freilaufmodus nicht alle entsprechenden Flächen FS1 und FS2 der Rampen 108 und 110 in Kontakt miteinander stehen. Es ist jedoch von Vorteil, dass die entsprechenden Werte von F und FF kleiner sind, als wenn die Schlitze 112 nicht vorhanden wären. Somit wird der Wirkungsgrad einer Einheit, in der die Kupplung 200 verwendet wird, dadurch erhöht, dass die Drehmomentverluste des äußeren Laufrings infolge von FF auf einen Mindestwert verringert werden.
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Es ist einsichtig, dass verschiedene der oben offenbarten sowie andere Merkmale und Funktionen oder deren Alternativen auf wünschenswerte Weise zu vielen anderen unterschiedlichen Systemen oder Anwendungen kombiniert werden können. Durch Fachleute können späterhin verschiedene gegenwärtig unvorhersehbare oder unerwartete Alternativen, Modifikationen, Varianten oder Verbesserungen daran vorgenommen werden, die auch durch die folgenden Ansprüche erfasst werden sollen.
