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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung zur Übertragung von Drehmoment zwischen ersten und zweiten drehbaren Wellen, und insbesondere eine flexible Kupplungsanordnung zur Übertragung von Drehmoment von einem Elektromotor an eine Pumpe oder ein Stellglied eines Verbrennungsmotors.
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Hintergrund
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In verschiedenen Mechanismen zur Übertragung von Drehmoment erfordern die Endabschnitte von zwei Drehwellen eine Kupplungsanordnung zur gemeinsamen Drehung der Wellen. Bei einem Verbrennungsmotor kann der Motor oder ein Elektromotor die Eingangswelle antreiben, die Drehmoment übertragen kann, um eine Ausgangswelle anzutreiben. Der Zusammenbau der Eingangs- und Ausgangswellen erfordert Anstrengung und Präzision bei der axialen Ausrichtung der Eingangs- und Ausgangswelle, die separate Längsachsen aufweisen, um eine maximale Menge an Drehmoment zwischen den Elementen zu übertragen. Das Koppeln der Eingangs- und Ausgangswelle kann auch zu einer radialen und winkelmäßigen Fehlausrichtung oder zu Zwischenräumen zwischen den drehenden Wellen führen. Derzeit verwendete Kupplungsanordnungen können flexible Elemente wie etwa Federn, Gummistücke oder dergleichen umfassen. Bekannte flexible Kupplungen sind in
US-Patent Nr. 7,641,557 ;
US-Patent Nr. 6,500,071 ;
US-Patent Nr. 6,325,722 ;
US-Patent Nr. 5,700,197 ;
US-Patent Nr. 4,897,073 ; und
EP-Patent Nr. 1,064,468 offenbart.
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In vielen Fällen ist es in einem Verbrennungsmotor wünschenswert, die zwei Wellen ohne sekundäre Montagevorgänge, etwa das Festziehen eines Kragens um eine der Wellen, zusammenzubauen. Um die Montage zu vereinfachen, wird üblicherweise eine Keilwellenkupplung verwendet. Bei einer Keilwellenkupplung umfasst eine Welle eine äußere Keilwelle, und die andere Welle umfasst eine innere Keilwelle. Die Montage erfolgt durch Einpassen der inneren in die äußere Keilwelle. Die Grenzen einer Keilwellenkupplung umfassen die Kosten zur Schaffung der Keilwellen an den Wellen, das Zahnspiel in der Keilwellenkupplung, das zu stärkerer Schwingungs- und Geräuschbildung (NVH) führt, sowie erhöhte Stoßbelastung bei reversiblen Drehmomenten. Die Fehlausrichtung der Keilwellenkupplung kann deren Festigkeit verringern oder übermäßige Reaktionsspannungen an den abgestimmten Wellen erzeugen. Ein weiteres Verfahren zum Montieren einer Eingangswelle an einer Ausgangswelle schließt die Verwendung einer Konuspassung ein, manchmal mit zusätzlichen Merkmalen, um die Drehmomentkapazität der Kupplung zu erhöhen. Solche Einrichtungen können jedoch ebenfalls teuer in der Herstellung sein und eine zusätzliche axiale Kraft erfordern, um die Konusfläche unter Druck zu halten. Um die Fehlausrichtung aufzunehmen, können solche Kupplungen ein flexibles Element umfassen, etwa eine Balg- oder Stegkupplung.
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Zusammenfassung
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In einer Kupplungsanordnung können Komponenten verwendet werden, um die axiale Fehlausrichtung und den radialen Spielraum auszugleichen, wenn eine erste drehbare Welle und eine zweite drehbare Welle, die jeweils primäre und sekundäre Längsachsen aufweisen, gekoppelt werden, während Drehmoment zwischen den Wellen übertragen wird. Radiale Zwischenräume können minimiert werden, während die Drehmomentübertragung von der Eingangswelle an die Ausgangswelle bereitgestellt wird. Auch Schwingungen, die typischerweise in dem Motor oder der Antriebsmaschine auftreten und zusätzlich eine axiale Fehlausrichtung verursachen können, können aufgenommen werden. Das Zahnspiel zwischen der Eingangs- und Ausgangswelle kann beseitigt oder verringert werden. Zwei Wellen können ohne zusätzliche Arbeitsschritte zusammengebaut werden, indem die beiden Wellen zusammen in eine axiale Richtung gebracht werden. Die Vorrichtung kann einteilig ausgebildet, mit einer der Wellen (eine angetriebene Komponente oder ein Antriebsstellglied) verbunden oder an dieser angebracht werden, außerhalb einer Abdeckung oder einer anderen Barriere in dem Motorraum, wodurch der Zugang zu der Kupplung zwischen den zwischen Wellen nach der Anordnung aufgehoben wird. Eine der Wellen kann hohl ausgebildet sein, um einen Mechanismus zur Verriegelung der Kupplung in Stellung gegen Zahnspiel bei der Drehung zu ermöglichen. Eine Kupplungsanordnung kann eine ringförmige Gestalt aufweisen und kann Blattfedern aufweisen, so dass, wenn Drehmoment auf die Kupplung ausgeübt wird, eine Zugbelastung in den Blattfedern entsteht, und die Blattfedern die kompressive Verschiebung aufnehmen können. Um die Grenzen der gegenwärtigen Technologie zu überwinden, kann die offenbarte Kupplungsanordnung ein erstes drehbares Element mit einer Vielzahl von äußeren Lastaufnahmeflächen, eine Vielzahl von Federn, die mit den Lastaufnahmeflächen in Eingriff bringbar sind und sich radial nach außen erstrecken, sowie ein zweites drehbares Element umfassen.
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Das zweite drehbare Element kann eine zylindrische Nabe definieren, die das erste drehbare Element umschließt, und kann eine innere Oberfläche aufweisen, die von den Lastaufnahmeflächen des ersten drehbaren Elements radial nach außen beabstandet ist.
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Jede der Vielzahl von Federn kann mit der inneren Oberfläche zum Übertragen von Drehmoment von dem ersten drehbaren Element an das zweite drehbare Element in Eingriff bringbar sein. Ein Zwischenraum kann zwischen den Lastaufnahmeflächen des ersten drehbaren Elements und der inneren Oberfläche des zweiten drehbaren Elements definiert sein. Die innere Oberfläche kann radiale Spielräume zwischen dem ersten drehbaren Element und dem zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements bereitstellen, um die axiale Fehlausrichtung und sich summierende Herstellungs- und Montagetoleranzen aufzunehmen. Die Vielzahl von Federn kann für die Übertragung von Drehmoment von dem ersten drehbaren Element an das zweite drehbare Element sorgen.
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Die Kupplungsanordnung kann in einen elektrisch angetriebenen Versteller zum Variieren einer Phasenbeziehung zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors einbezogen sein. Der elektrisch angetriebene Versteller kann einen Elektromotor mit einer ersten Welle sowie ein Planetenradgetriebe mit einem Sonnenrad, das mit der ersten Welle verbunden ist, einer Vielzahl von Planetenrädern, die durch einen mit der Nockenwelle verbundenen Planetenradträger gelagert werden, und einem Hohlrad, das durch die Kurbelwelle angetrieben wird, umfassen. Das Planetenradgetriebe kann Drehmoment von der ersten Welle an die Nockenwelle übertragen, und die Kupplungsanordnung kann Drehmoment zwischen der ersten Welle und dem Sonnenrad übertragen. In dem elektrisch angetriebenen Versteller kann das erste drehbare Element eine Vielzahl von äußeren Lastaufnahmeflächen aufweisen, die wirkmäßig der ersten Welle des Elektromotors oder einer zusätzlichen Zahnraduntersetzung zugeordnet sind.
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Ein Verfahren zum Kompensieren mechanischer Toleranzen in der Kupplung der ersten drehbaren Welle und der zweiten drehbaren Welle kann umfassen: Ausbilden des ersten drehbaren Elements mit einer Vielzahl von äußeren Lastaufnahmeflächen, die sich zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstrecken, Einbauen der Vielzahl von Federn, so dass sie in die Lastaufnahmeflächen eingreifen und sich radial nach außen erstrecken, und Positionieren eines zweiten drehbaren Elements, das eine zylindrische Nabe definiert, um das erste drehbare Element einzuschließen und einzuhüllen. Die zylindrische Nabe kann das erste drehbare Element umschließen, und die Vielzahl von Federn kann zwischen dem ersten drehbaren Element und dem zweiten drehbaren Element angeordnet werden. Das Verfahren kann des Weiteren umfassen: Ausbilden einer Vielzahl von Ausnehmungen durch die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen, Einbringen einer Vielzahl von Verriegelungselementen, die an einem Ende verjüngt sind, zwischen dem zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements und dem ersten drehbaren Element, und Einsetzen einer zentralen Nabe, die wirkmäßig der Vielzahl von Verriegelungselementen zugeordnet ist. Das erste drehbare Element kann eine erste innere Oberfläche zur Aufnahme der zentralen Nabe, sowie eine zweite innere Oberfläche zur Aufnahme der ersten drehbaren Welle aufweisen. Jedes der Vielzahl von Verriegelungselementen kann durch eine entsprechende der Vielzahl von Federn radial nach außen vorgespannt und durch eine entsprechende der Vielzahl von Ausnehmungen in Eingriff bringbar sein. Jedes der Vielzahl von Verriegelungselementen kann eine Sitzfläche umfassen, die mit einer der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen in Eingriff bringbar ist. Das Verfahren kann des Weiteren umfassen: Verhindern der axialen und seitlichen Bewegung der Vielzahl von Federn, etwa Einsetzen eines Sicherungsrings, und Verankern einer jeden der Vielzahl von Federn an einer der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen durch einen Sicherungsklip, eine Drahtschlinge, oder eine andere Vorrichtung, wie es erforderlich ist, um die gewünschte Federlast, Federrate oder das gewünschte Anordnungsverfahren zu erreichen. Die Federn können stattdessen an einem oder beiden Enden durch Passung, Presspassung, Gesenkschmieden, Schweißen, Löten, Befestigen oder durch ein anderes, dem Fachmann bekanntes Herstellungsverfahren verankert oder axial gesichert werden.
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Andere Anwendungen der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann klar werden, wenn die folgende Beschreibung der als beste Art zur praktischen Ausführung der Erfindung geltenden Ausführung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die hierin enthaltene Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen sich innerhalb der verschiedenen Ansichten auf gleiche Teile beziehen. In den Zeichnungen:
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1 ist eine detaillierte Querschnittansicht eines Kupplungsaufbaus;
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten drehbaren Elements und veranschaulicht eine Vielzahl von Blattfedern;
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3 ist eine perspektivische Ansicht des ersten drehbaren Elements in 2 und veranschaulicht einen Aufbau des ersten drehbaren Elements, wobei die Vielzahl von Blattfedern zur Verdeutlichung entfernt wurde;
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4 ist eine Seitenansicht eines zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements und veranschaulicht das erste drehbare Element, das sich in einem zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements befindet;
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5 ist eine perspektivische Ansicht des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements in 4;
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6 ist eine perspektivische Ansicht des ersten drehbaren Elements und veranschaulicht eine Vielzahl von Verriegelungselementen und eine Nabe, die innerhalb des ersten drehbaren Elements verschiebbar ist;
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7 ist eine perspektivische Querschnittansicht des ersten drehbaren Elements in 6, das mit dem zweiten drehbaren Element in einem Kupplungsaufbau zusammengebaut ist;
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8 ist eine Endansicht eines zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements, das mit dem ersten drehbaren Element von 6 in Eingriff steht;
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9 ist eine vereinfachte schematische Ansicht eines Planetenradsystems zum Antreiben eines Verstellers eines Verbrennungsmotors mit einem Elektromotor und veranschaulicht ein Sonnenrad, das mit einem Verstellerelement gekoppelt ist;
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10A ist eine Stirnansicht des Sonnenrades und der Kupplungsanordnung und veranschaulicht die Querschnitte für die 11 und 12;
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10B ist eine Seitenansicht des Sonnenrades und der Kupplungsanordnung von 10A;
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11 ist eine Querschnittansicht des Sonnenrades und der Kupplungsanordnung von 10A–10B;
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12 ist eine vergrößerte, detaillierte Querschnittansicht des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements von 10A–11 und veranschaulicht eine Vielzahl von Blattfedern, die sich radial erstrecken;
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13 ist eine detaillierte Endansicht von 4 und veranschaulicht eine Vielzahl von gezähnten Anschlägen, die um das erste drehbare Element herum angeordnet sind und durch Blattfedern gegen die zylindrische Nabe vorgespannt werden, um das freie Zahnspiel zu verringern oder zu beseitigen;
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14 ist ein Graph, der den Kupplungsauslenkungswinkel an der X-Achse gegen die übertragene Last an der Y-Achse vergleicht, und zwar für eine zentrierte Feder wie in 4, eine vorgespannte Feder wie in 13 und eine Keilwellenverbindung, die keine Feder umfasst;
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15A ist ein Graph der Kupplungsauslenkung als eine ein Funktion der Kurbelwellendrehzahl in Umdrehungen pro Minute (u/min) für eine zentrierte Feder;
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15B ist ein Graph der Kupplungsauslenkung als eine ein Funktion der Kurbelwellendrehzahl in Umdrehungen pro Minute (u/min) für eine vorgespannte Feder und veranschaulicht eine kleinere Auslenkung im Vergleich zu der zentrierten Feder von 15A bei Drehzahlen über ungefähr 1500 u/min;
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16 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten drehbaren Elements und veranschaulicht erhöhte umlaufende Oberflächen an einem ersten Ende und einem zweiten Ende des ersten drehbaren Elements;
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17 ist eine Endansicht einer Kupplungsanordnung und veranschaulicht das erste drehbare Element, das in 16 gezeigt ist, in einem zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements;
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18 ist eine Endansicht einer Kupplungsanordnung und veranschaulicht ein erstes drehbares Element, das in einem zylindrischen Nabenabschnitt eines zweiten drehbaren Elements angeordnet ist, und eine Lastaufnahmefläche aufweist, die einen radialen Spielraum zwischen dem zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements und dem ersten drehbaren Element definiert; und
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19 ist eine detaillierte Querschnittansicht des in 18 veranschaulichten Kupplungsaufbaus.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nun Bezug nehmend auf die 1–12 kann eine Kupplungsanordnung 20, 120, 220 ein erstes drehbares Element 22, 122, 222 mit einer primären Längsachse und ein zweites drehbares Element 26, 126, 226 mit einer sekundären Längsachse umfassen. Die Kupplungsanordnung 20, 120, 220 kann zur Übertragung von Drehmoment von einem ersten drehbaren Element 22, 122, 222, wie etwa einer ersten Welle 54, an eine zweite drehbare Welle 24 durch eine Planetengetriebeanordnung betätigbar sein. Die Kupplungsanordnung 20, 120, 220 kann in einem Verbrennungsmotor mit drehbaren Komponenten, einer Kurbelwelle, und einer Nockenwelle, die zum Öffnen und Schließen von in dem Motor befindlichen Einlass- und Auslassventilen betätigbar ist, betätigbar sein. In dem Verbrennungsmotor kann die erste drehbare Welle 22, 122, 222 einem Elektromotor 76 oder einem Stellglied zugeordnet sein, und die zweite drehbare Welle 24 kann einer drehbaren Nockenwelle zugeordnet sein, der durch eine Planetenrad-Verstelleranordnung 100 betätigbar ist, wie am besten in 9 zu sehen. Die Verstelleranordnung 100 kann betätigbar sein, um eine Phasenbeziehung zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle zu variieren und den Ventilen zu ermöglichen, während unterschiedlicher Zyklen des Verbrennungsmotors zu öffnen und zu schließen. Die Planetenrad-Verstelleranordnung 100 kann umfassen: ein Hohlrad 102, das mit einem externen Kettenrad verbunden ist, um durch ein flexibles Leistungs-Kraftübertragungselement angetrieben zu werden, das mit einer Kurbelwelle verbunden ist, eine Vielzahl von Planetenrädern 104, die miteinander durch einen Planetenradträger verbunden und mit der zweiten drehbaren Welle 24, etwa einer Nockenwelle, verbunden sind, sowie ein Sonnenrad 72, 172, 272, das durch einen Elektromotor 76 angetrieben wird. Die Verbesserung der Kupplungsanordnung 20, 120, 220 kann umfassen, dass das zweite drehbare Element 26, 126, 226 als ein zylindrischer Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements ausgebildet ist, wobei eine Vielzahl von Federn 42, 142, 242 zwischen den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26, 126, 226 und das erste drehbare Element 22, 122, 222 eingebracht ist, und eine Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 dem ersten drehbaren Element 22, 122, 222 zugeordnet und mit der Vielzahl von Federn 42, 142, 242 in Eingriff bringbar ist. Der zylindrische Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26, 126, 226 kann eine innere Oberfläche 28, 128, 228 zur Aufnahme des ersten drehbaren Elements 22, 122, 222 und zum Ausgleich einer axialen Fehlausrichtung zwischen dem ersten drehbaren Element 22, 122, 222 und dem zweiten drehbaren Element 26, 126, 226 umfassen. Die Vielzahl von Federn 42, 142, 242 kann zwischen dem zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26, 126, 226 und dem ersten drehbaren Element 22, 122, 222 angeordnet sein und ist zum Übertragen von Drehmoment von dem ersten drehbaren Element 22, 122, 222 an den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26, 126, 226 zum Antreiben der zweiten drehbaren Welle 24 betätigbar. Jede der Vielzahl von Federn 42, 142, 242 kann einen ersten Kontaktpunkt 46a, 146a, 246a und einen zweiten Kontaktpunkt 46b, 146b, 246b sowie einen flexiblen rechteckigen Abschnitt 48, 148, 248 umfassen, der sich zwischen den ersten und zweiten Kontaktpunkten erstreckt. Die Vielzahl von Federn 42, 142, 242 trägt eine Federscherkraft zwischen dem ersten Kontaktpunkt 46a, 146a, 246a und dem zweiten Kontaktpunkt 46b, 146b, 246b, so dass Drehmoment von dem ersten drehbaren Element 22, 122, 222 an das zweite drehbare Element 26, 126, 226 übertragen werden kann. Die Vielzahl von Federn 42, 142, 242 kann zum Übertragen von Drehmoment zwischen dem ersten drehbaren Element und dem zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements betätigbar sein. Eine Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 kann radiale Spielräume 34, 36; 134, 136 aufnehmen, während Antriebsdrehmoment von dem ersten drehbaren Element 22, 122, 222 an den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26, 126, 226 durch die Vielzahl von Federn 42, 142, 242 geliefert wird. Dem Fachmann wird klar sein, dass die Ausgangswelle 54 eine Ausgangswelle eines Elektromotors, einer Zahnraduntersetzung, eines Stellglieds oder einer anderen Primärleistungsquelle sein könnte. Dem Fachmann wird ferner klar sein, dass die zweite drehbare Welle 24 ein Versteller, Gebläse, eine Pumpe, Riemenscheibe oder andere Vorrichtung sein kann, die angetrieben werden soll. Auch sollte klar sein, dass die Ausgangswelle 54 und zweite drehbare Welle 24 wie hierin beschrieben falls gewünscht auch umgekehrt werden können, ohne von der Offenbarung hierin abzuweichen.
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Nun Bezug nehmend auf die 1–8, kann eine Kupplungsanordnung 20, 120 ein erstes drehbares Element 22, 122 umfassen, das mit einem zylindrischen Nabenabschnitt eines zweiten drehbaren Elements 26, 126 zur Kupplung des ersten drehbaren Elements 22, 122, wie etwa einer ersten Welle, mit einer zweiten drehbaren Welle 24, 124 in Eingriff bringbar ist, was für eine gleichsinnige Drehung des ersten drehbaren Elements 22, 122 und der zweiten drehbaren Welle 24, 124 durch ein Planetenradsystem 100 sorgt. Wie am besten in 1 veranschaulicht kann in einem Verbrennungsmotor das erste drehbare Element 22, 122 einem Elektromotor 76 oder Stellglied zur Betätigung eines drehbaren Verstellelements zugeordnet sein, das zum Variieren einer Phasenbeziehung zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle, die sich in einem Verbrennungsmotor befinden, betätigbar ist. Der zylindrische Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26, 126 kann eine innere Oberfläche 28, 128 zur Aufnahme des ersten drehbaren Elements 22, 122 und eine zweite innere Oberfläche 30, 130 zum nicht wirkmäßigen Umschließen eines freien Endes der zweiten drehbaren Welle 24 umfassen. Das zweite drehbare Element 24 kann die Nockenwelle umfassen und kann mit den Planetenrädern 104 verbunden sein, die durch das Hohlrad 102 und das Sonnenrad 72, 172 angetrieben werden, wie am besten in der Kombination von 1–8 in Kombination mit 9 zu sehen ist. Wie am besten in 7 veranschaulicht, kann das erste drehbare Element 22, 122 zumindest eine innere Oberfläche 52, 152a, 152b zur Aufnahme einer dritten drehbaren Welle 54, 154 umfassen, die durch den Elektromotor 76 drehbar ist. Die Kupplungsanordnung 20, 120 kann eine Vielzahl von Federn 42, 142 umfassen, die zwischen der inneren Oberfläche 28, 128 des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 26, 126 und dem ersten drehbaren Element 22, 122 angeordnet sind. Der Fachmann wird erkennen, dass der Aufbau des ersten drehbaren Elements 22, 122 einteilig als Teil einer Antriebswelle 54, etwa einer Welle 54 eines Elektromotors 76, ausgebildet sein kann, oder als ein(e) separate(r) Adapter, Kopplungsvorrichtung oder Kupplungsanordnung 20, 120, 220 ausgebildet sein kann, die mit der Antriebswelle in Eingriff bringbar ist, etwa einer Welle eines Elektromotors, um radiale und axiale Herstellungstoleranzen sowie axiale Fehlausrichtungen zwischen der Welle eines Elektromotors und dem Sonnenrad auszugleichen, das als Teil einer elektrischen Verstelleranordnung mit einem Planetenradsystem zum Antreiben einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors angetrieben werden soll.
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Nun Bezug nehmend auf die 1–3 kann das erste drehbare Element 22 zumindest eine innere Oberfläche 52 zum Aufnehmen einer dritten drehbaren Welle 54, ein erstes Ende 56, ein zweites Ende 58, und eine Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32, die sich axial zwischen den ersten und zweiten Enden 56, 58 erstrecken, umfassen. Das erste drehbare Element 22 kann um eine primäre Längsachse drehbar sein, und das zweite drehbare Element 26 kann um eine sekundäre Längsachse drehbar sein. Das erste Ende 56 kann einen Flansch mit vergrößerten Dimensionen mit einer Vielzahl von radial beabstandeten, allgemein flachen umlaufenden Oberflächen 60 umfassen, die in Bezug auf die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 radial nach außen positioniert sind, was eine abgestufte Dimension entlang der axialen Länge des ersten drehbaren Elements 22 zwischen dem ersten Ende 56 und dem zweiten Ende 58 schafft. Die Vielzahl von erhöhten umlaufenden Oberflächen 32 kann allgemein flach und allgemein rechteckig in der Form sein.
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Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend kann das erste drehbare Element 22, wie in den 1–3 veranschaulicht, sechs Lastaufnahmeflächen umfassen, so dass das erste drehbare Element 22 eine allgemein sechseckige Gestalt aufweist. Die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 kann einen ersten radialen Spielraum 34 zwischen dem zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 und dem ersten drehbaren Element 22 aufnehmen. Die Vielzahl von erhöhten umlaufenden Oberflächen 60 kann allgemein flach und allgemein rechteckig in der Form sein. Die Vielzahl von radial beabstandeten umlaufenden Oberflächen 60 kann einen zweiten radialen Spielraum 36 zwischen dem zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 und dem ersten drehbaren Element 22 aufnehmen. Die Vielzahl von radial beabstandeten umlaufenden Oberflächen 60 kann eine Vielzahl von gezahnten Anschlägen 62 umfassen, wobei ein gezahnter Anschlag 62 an jeweils einer der Vielzahl von radial beabstandeten umlaufenden Oberflächen 60 zentriert ist. Jeder der Vielzahl von gezahnten Anschlägen 62 kann sich radial nach außen in eine entsprechende komplementäre Endanschlag-Aufnahmenut 28a des zweiten drehbaren Elements 26 erstrecken. Die Vielzahl von gezahnten Anschlägen 62 und komplementären Nuten 28a begrenzen den Grad der relativen Drehung zwischen den ersten und zweiten drehbaren Elemente 22, 26, um die ersten und zweiten drehbaren Elemente 22, 26 in Bezug auf einander drehfest zu verriegeln, während eine Bewegung zum Ausgleich einer axialen Fehlausrichtung und von Herstellungs- und Montagetoleranzen erlaubt wird.
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Jede der Vielzahl von Federn 42 kann einer der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 entsprechen und in diese eingreifen. Jede der Vielzahl von Federn 42 kann eine Blattfeder mit einem flexiblen rechteckigen Abschnitt 48 zum Übertragen von Drehmoment von dem ersten drehbaren Element 22 an den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 umfassen. Jede der Vielzahl von Federn 42 kann einen ersten Kontaktpunkt 46a und einen zweiten Kontaktpunkt 46b umfassen. Der erste Kontaktpunkt 46a kann sich an dem ersten Ende 56 des ersten drehbaren Elements 22 benachbart zu einer abgestuften Schulter befinden, die zwischen der Vielzahl von radial beabstandeten umlaufenden Oberflächen 60 und der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 ausgebildet ist. Der zweite Kontaktpunkt 46b kann sich benachbart zu dem zweiten Ende 58 des ersten drehbaren Elements 22 befinden. Der flexible rechteckige Abschnitt 48 einer jeden der Vielzahl von Federn 42 kann sich zwischen dem ersten und zweiten Kontaktpunkt 46a, 46b erstrecken. Wie am besten in 2 veranschaulicht, kann das erste drehbare Element 22 einen Sicherungsring 66 und einen Sicherungsklip 70 umfassen. Der Sicherungsring 66 kann sich um die primäre Achse herum befinden und benachbart zu dem zweiten Ende 58 des ersten drehbaren Elements 22 gesichert sein. Wie am besten in 3 veranschaulicht kann das zweite Ende 58 eine Vielzahl von Nuten 68 umfassen, die um einen Umfang des zweiten Endes 58 herum angeordnet sind. Der Sicherungsring 66 kann die axiale Bewegung der Vielzahl von Federn 42 verhindern. Der Sicherungsring 66 an dem ersten drehbaren Element 22 ausgebildet sein. Der Sicherungsklip 70 kann ein einheitlicher Körper sein, der jede der Vielzahl von Federn 42 an einer der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 an dem zweiten Kontaktpunkt 46b verankert. Ein Abschnitt einer jeden der Vielzahl von Federn 42 kann sich zwischen dem Sicherungsklip 70 und dem Sicherungsring 66 erstrecken. Der Sicherungsklip 70 kann aus einem gestanzten Material gebildet sein. Der Sicherungsklip 70 und die Vielzahl von Federn 42 können zur Platzierung an der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 vormontiert und aus einem gestanzten Material hergestellt sein. Der flexible rechteckige Abschnitt 48 einer jeden der Vielzahl von Federn 42 kann zum Übertragen von Drehmoment von dem ersten drehbaren Element 22 an den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 in die innere Oberfläche 28 des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 26 eingreifen.
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Nun Bezug nehmend auf die 4–5 kann ein zylindrischer Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 einen ersten inneren Oberflächenabschnitt 28 und einen zweiten inneren Oberflächenabschnitt 30 umfassen, die zueinander benachbart sind. Ein externes Sonnenrad 72 kann einer äußeren Oberfläche des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 26 zugeordnet, d. h. daran ausgebildet oder damit verbunden sein. Der Fachmann wird erkennen, dass der zylindrische Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 einteilig als Teil einer Riemenscheibe, eines Kettenrades, einer Nabe, eines Wellenelements und beliebiger Kombinationen davon ausgebildet oder mit diesen verbaut sein kann. Wie am besten in 5 veranschaulicht kann der innere Oberflächenabschnitt 28 eine Gestalt aufweisen, die der Gestalt des vergrößerten Flanschabschnitts des ersten drehbaren Elements 22 komplementär entspricht. Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend kann der zweite innere Oberflächenabschnitt 30 nicht wirkmäßig die zweite drehbare Welle 24 umschließen, während die zweite drehbare Welle 24 mit einem Planetenradträger verbunden sein kann, um zur Drehung durch die Planetenräder und den Planetenradträger angetrieben werden. Der Fachmann wird erkennen, dass alternative Konfigurationen und Wellenverbindungen zwischen einer Planetenradanordnung und einem Motor möglich sind, und solche alternativen Konfigurationen und Wellenverbindungen werden als in den Gegenstand und Umfang der hierin offenbarten Kupplungsanordnung fallend betrachtet. Wie am besten in 4 veranschaulicht kann, wenn das erste drehbare Element 22 in den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 eingebaut ist, die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 einen radialen Spielraum 36 aufnehmen, der sich zwischen der Vielzahl von Zähnen 62 des vergrößerten Flanschabschnitts des ersten drehbaren Elements 22 und der inneren Oberfläche 28 des zweiten drehbaren Elements 26 befindet, und kann des Weiteren einen radialen Spielraum 34 aufnehmen, der sich zwischen den Lastaufnahmeflächen 32 des ersten drehbaren Elements 22 und der inneren Oberfläche 28 des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 26 befindet. Der radiale Spielraum 34 schafft wirkmäßig einen Raum, in dem die Blattfedern 42 angeordnet sind, um die Drehmoment- und Lastübertragung zwischen den ersten und zweiten drehbaren Elementen 22, 26 zu unterstützen, während Fehlausrichtungen und sich summierende Toleranzen aufgenommen werden.
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Die Vielzahl von Zähnen 62 und die Blattfedern 42 können so zusammengebaut werden, dass das erste drehbare Element 22 innerhalb des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 26 zentriert ist. Mit anderen Worten kann der erste radiale Spielraum 34 zwischen der inneren Oberfläche 28 und der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 definiert werden, während der zweite radiale Spielraum 36 zwischen jedem der Vielzahl von Zähnen 62 und der inneren Oberfläche 28 des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 26 definiert wird. Der zweite radiale Spielraum 36 kann ausreichend groß sein, um eine Fehlausrichtung aufzunehmen, ohne das erste drehbare Element 22 und das zweite drehbare Element 26 festzusetzen. Der umlaufende Spielraum oder der zweite radiale Spielraum 36 kann das Ausmaß der federbelasteten Bewegung definieren, die in der Kupplungsanordnung 20 vorhanden ist, um eine Begrenzung des Umfangs der Last auf die Vielzahl von Federn 42 bereitzustellen.
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Im Betrieb kann das erste drehbare Element 22 durch einen Elektromotor 76 drehbar sein, so dass die Vielzahl von Zähnen 62 und die Vielzahl von Federn 42 in die innere Oberfläche 28 des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 26 eingreifen und drehfest den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 für eine direkte Antriebsbeziehung mit dem ersten drehbaren Element 22 verriegeln. Wenn das erste drehbare Element 22 und der zylindrische Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 zur Drehung verriegelt sind, kann die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 Antriebsdrehmoment von dem ersten drehbaren Element 22 übertragen, um das zweite drehbare Element 24 durch die Lastaufnahmeflächen 32, die mit den Blattfedern 42 in Kontakt stehen, und durch die Vielzahl von Zähnen 62 anzutreiben.
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In einem Verbrennungsmotor kann das Sonnenrad 72 zur Drehung mit einem Versteller umfassend ein Planetengetriebesystem gekoppelt sein. Das Sonnenrad 72 kann Zähne 74 aufweisen, die an einer Außenfläche ausgebildet und mit einer Vielzahl von Planetenrädern 104 in Eingriff bringbar sind, die durch ein Hohlrad 102 angetrieben werden, wobei ein Kettenrad damit verbunden ist, um durch Verbindung mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angetrieben zu werden.
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Der Versteller kann zur Drehung durch die Kurbelwelle angetrieben werden, während die Drehung zur Phasenänderung, entweder zur Vorverschiebung oder Verzögerung, durch das Sonnenrad angetrieben werden kann, um eine Phasenwinkelbeziehung zwischen der durch die Kurbelwelle angetriebenen Nockenwelle zu variieren.
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Nun bezugnehmend auf die 6–8 kann die Kupplungsanordnung 120 umfassen: ein erstes drehbares Element 122, einen zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elementabschnitts eines zweiten drehbaren Elements 126, eine Vielzahl von Federn 142, die zwischen den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 126 und das erste drehbare Element 122 eingebracht sind, und eine Vielzahl von Verriegelungselementen 82, die zwischen den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 126 und das erste drehbare Element 122 eingebracht sind. Wie am besten in 6–7 veranschaulicht, kann das erste drehbare Element 122 eine Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 132, eine erste innere Oberfläche 152a zum Aufnehmen einer zentralen Nabe 84, die wirkmäßig der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 zugeordnet ist, und eine zweite innere Oberfläche 152b zum Aufnehmen einer ersten drehbaren Welle 54 umfassen. Die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 132 kann allgemein flach und allgemein rechteckig in der Form sein, und sich zwischen einem ersten Ende 156 und einem zweiten Ende 158 des ersten drehbaren Elements 122 erstrecken. Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend kann das erste drehbare Element 122 sechs Lastaufnahmeflächen 132 umfassen, so dass das erste drehbare Element 122 eine allgemein sechseckige Gestalt aufweist. In einem Verbrennungsmotor kann das erste drehbare Element 122 einer Ausgangswelle 54 eines Elektromotors 76 zugeordnet sein, der als Stellglied für einen elektrischen Versteller dient. Wie in 7 veranschaulicht kann das erste drehbare Element 122 mit der ersten drehbaren Welle 54 zusammengebaut sein, die sich von dem Elektromotor 76 weg erstreckt. Der Fachmann wird erkennen, dass auch in Betracht gezogen wird, dass der Abschnitt der Kupplung 120 mit dem ersten drehbaren Element 122 einteilig als Teil der ersten Antriebswelle 54, die direkt mit dem Elektromotor 76 verbunden ist, ausgebildet sein kann, oder unabhängig als ein Adapter oder eine Kupplungsarmatur ausgebildet sein kann, um zwischen einer Welle, die das Sonnenrad des Verstellers trägt, und der ersten Welle 54 des Elektromotors 76 platziert zu werden, oder einteilig als Teil der Welle ausgebildet sein kann, die das Sonnenrad trägt, wobei das zweite drehbare Element 126 einteilig oder separat von der ersten Welle 54 des Elektromotors 76 ausgebildet ist.
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Das erste drehbare Element 122 kann eine Vielzahl von Ausnehmungen 80 umfassen, die durch die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 132 definiert werden, und jeweils eines der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 tragen. Jede der Vielzahl von Ausnehmungen 80 kann sich an dem ersten Ende 156 des ersten drehbaren Elements 122 befinden, zentral an einer entsprechenden der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 132 angeordnet. Jede der Vielzahl von Ausnehmungen 80 kann sich durch das erste drehbare Element 122 hindurch bis zu der ersten inneren Oberfläche 152a erstrecken und kann eines der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 aufnehmen. Jedes der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 kann eine Sitzfläche 88 umfassen, die mit einer der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 132 in Eingriff bringbar ist. Eine Blattfeder 142 kann für jedes der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 vorgesehen sein. Jede Blattfeder 142 kann einen ersten Kontaktpunkt 146a und einen zweiten Kontaktpunkt 146a aufweisen. Wie am besten in 7 veranschaulicht kann jedes der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 einen Schlitz 86 zum Aufnehmen eines Endabschnitts mit einem ersten Kontaktpunkt 146a einer entsprechenden der Vielzahl von Federn 142 umfassen.
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Im innerhalb des Schlitzes 86 eingebauten Zustand kann jede der Vielzahl von Federn 142 von einem der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 nach unten frei zu dem ersten drehbaren Element 122 wegragen und an dem ersten drehbaren Element 122 an dem zweiten Kontaktpunkt 146b gesichert sein. Ein Sicherungsring 66 kann den zweiten Kontaktpunkt 146b an der entsprechenden der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 132 sichern. Der Sicherungsring 66 kann eine Reibungsfläche 64 umfassen, um die entsprechende der Vielzahl von Federn 142 an dem Sicherungsring 66 zu sichern. Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend kann die Vielzahl von Federn 142 aus einem gestanzten Material gebildet sein, und kann der Sicherungsring 66 einteilig mit dem ersten drehbaren Element 122 ausgebildet sein. Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend kann die Vielzahl von Federn 142 als eine Vielzahl von Scheibenfedern ausgebildet sein. Im Betrieb kann jede der Vielzahl von Federn 142 einen flexiblen rechteckigen Abschnitt 148 umfassen, der sich zwischen den ersten und zweiten Kontaktpunkten 146a, 146b erstreckt, zum Übertragen von Drehmoment von dem ersten drehbaren Element 122, und um radial nach außen gegen ein innere Oberfläche 128 des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 126 eine Vorspannung an ein entsprechendes der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 anzulegen. Der Kupplungsaufbau 120 kann eine zentrale Nabe 84 umfassen, die innerhalb der ersten inneren Oberfläche 152a des ersten drehbaren Elements 122 verschiebbar ist. Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend kann jedes der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 alternativ eine verjüngte Oberfläche umfassen, die mit der inneren Oberfläche 128 des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 126 in Eingriff bringbar ist, so dass die Vielzahl von Verriegelungselementen 82 zwischen dem ersten und zweiten drehbaren Element 122, 126 in Ansprechen auf die Einfügung der zentralen Nabe 84 während des Einbaus verkeilt werden kann. Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend können die verjüngten Oberflächen der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 in den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 126 eingreifen, in Ansprechen darauf, dass sie von der Vielzahl von Federn 142 radial nach außen vorgespannt werden. Mit anderen Worten können die verjüngten Oberflächen der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 in Eingriff mit dem zweiten drehbaren Element 126 angetrieben werden, in Ansprechen auf die Federvorspannkraft der Federn 142, oder durch Eingriff mit der zentralen Nabe 84, oder eine beliebige Kombination davon. Die verjüngte Oberfläche, die sich an jedem der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 befindet, kann Zahnspiel innerhalb der Kupplungsanordnung 120 während des Betriebs verhindern.
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Wie am besten in 6 veranschaulicht, kann jedes der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 einen Schaft 89 zum Einfügen innerhalb der entsprechenden der Vielzahl von Ausnehmungen 80 umfassen, wobei ein Spielraum zwischen dem Schaft 89 und der entsprechenden Ausnehmung 80 das Ausmaß an Drehmoment begrenzt, das direkt durch die Vielzahl von Federn 142 getragen wird. Ein radial inneres Ende eines jeden Schafts 89 entsprechend einem der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 kann in die zentrale Nabe 84 eingreifen, sodass jedes der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 mit der zentralen Nabe 84 verbunden ist, und die Bewegung der Verriegelungselemente 82 radial nach innen wird durch das radial innere Ende eines jeden Schafts 89 begrenzt, und wird durch den Eingriff der Sitzfläche 88 in die Lastaufnahmefläche 132 des ersten drehbaren Elements 122 begrenzt. Die zentrale Nabe 84 und die Vielzahl von Verriegelungselementen 82, die mit der zentralen Nabe 84 verbunden sind, können zur leichten Montage innerhalb des ersten drehbaren Elements 122 verschiebbar sein. Die zentrale Nabe 84 kann innerhalb der ersten drehbaren Welle 54 verschiebbar sein, wenn die erste drehbare Welle 54 mit einer inneren Oberfläche ausgebildet ist, um die zentrale Nabe 84 aufzunehmen, wie in 7 veranschaulicht. Wie in 6 veranschaulicht kann die zentrale Nabe 84 rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend zwischen den Schäften 69 in Position gehalten werden. Die zentrale Nabe 84 kann auch durch eine Arretierung, einen Schnappring, oder durch zumindest eine zusätzliche Presspassung oder einen Gewindeeinsatz in Position gehalten werden.
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Wie in 8 veranschaulicht kann der zylindrische Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 126 eine innere Oberfläche 128 umfassen, die mit der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 in Eingriff bringbar ist. Wie am besten in 7 zu sehen, kann eine zweite innere Oberfläche 130 des zweiten drehbaren Elements 126 sich innerhalb eines Sonnenradabschnitts 172 des zweiten drehbaren Elements befinden. Die zweite innere Oberfläche 130 kann nicht wirkmäßig die zweite drehbare Welle 24 umschließen, die mit den Planetenrädern 104 durch einen Planetenradträger verbunden ist, um zur Drehung damit angetrieben zu werden, wie schematisch in 9 dargestellt. Wie am besten in 8 veranschaulicht kann, wenn das erste drehbare Element 122 in den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 126 eingebaut ist, die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 132 einen ersten radialen Spielraum 134 aufnehmen, der zwischen der inneren Oberfläche 128 und der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 132 definiert wird. Der erste radiale Spielraum 134 stellt Raum zur die Einfügung und Verankerung der Blatt- oder Scheibenfedern 142 bereit, die die Übertragung von Drehmoment und Drehung an das zweite drehbare Element 126 bereitstellen, während sie Fehlausrichtung und sich summierende Toleranzen zwischen dem ersten drehbaren Element 122 und dem zweiten drehbaren Element 126 ermöglichen. Die Vielzahl von Verriegelungselementen 82 kann einen zweiten radialen Spielraum 136 aufnehmen, der zwischen jedem radial äußeren Ende der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 und der inneren Oberfläche 128 während der Drehung des ersten drehbaren Elements 122 definiert wird.
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Im Betrieb in einem Verbrennungsmotor kann das erste drehbare Element 122 durch den Elektromotor 76 drehbar sein, und die Vielzahl von Verriegelungselementen 82 kann gegen den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 126 durch die Vielzahl von Federn 142 vorgespannt werden, was den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 126 zur Drehung mit dem ersten drehbaren Element 122 verriegelt. Wenn das erste drehbare Element 122 und der zylindrische Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 126 zur Drehung durch die Vielzahl von Verriegelungselementen 82 mit der Vielzahl von Federn 142 verriegelt sind, kann die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 132 Antriebsdrehmoment von dem ersten drehbaren Element 122 übertragen, um die zweite drehbare Welle 124 durch das Planetengetriebe anzutreiben, das ein Sonnenrad 172 mit Zähnen 174, eine Vielzahl von Planetenrädern 104, die durch einen mit der zweiten drehbaren Welle 124 verbundenen Planetenradträger getragen werden, und ein Hohlrad 102 umfasst. In dem Motor kann das Sonnenrad 172 zur Drehung mit einem Versteller gekoppelt sein, um wirkmäßig den Phasenwinkel der Nockenwelle in Bezug auf die Kurbelwelle des Motors einzustellen. Das Sonnenrad 172 kann eine Vielzahl von Zähnen 174 umfassen, die mit einer Vielzahl von Planetenrädern 104 in Eingriff bringbar sind, die durch einen mit der zweiten drehbaren Welle 124 verbundenen Planetenradträger getragen werden, während das Hohlrad 102 ein Kettenrad umfasst, das über ein flexibles Kraftübertragungselement mit der Kurbelwelle verbunden ist, um durch die Drehung der Kurbelwelle zur Drehung angetrieben zu werden. Der Versteller variiert eine Phasenwinkelbeziehung zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle des Motors. Die Kurbelwelle kann durch den Verbrennungsmotor angetrieben werden, der seinerseits zum Antreiben der Nockenwelle wirkverbunden ist. Wie in 7 veranschaulicht kann die Vielzahl von Federn 142 an der Vielzahl von Verriegelungselementen 82 ausgebildet oder damit verbunden sein, so dass die Vielzahl von Federn 142 durch einen Stanzvorgang ausgebildet werden kann, und die Vielzahl von Verriegelungselementen 82 an den gestanzten Federn 142 ausgebildet oder einsetzbar mit den gestanzten Federn 142 verbunden werden kann, bevor die Kupplung 120 zusammengebaut wird.
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Nun Bezug nehmend auf die 10A–12 kann die Kupplungsanordnung 220 ein erstes drehbares Element 222, einen zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elementabschnitts eines zweiten drehbaren Elements 226, und eine Vielzahl von Federn 242, die zwischen den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 226 und das erste drehbare Element 222 eingebracht sind, umfassen. In einem Verbrennungsmotor kann das erste drehbare Element 222 mit einem Elektromotor oder Stellglied gekoppelt sein. Das erste drehbare Element 222 kann eine Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 232 umfassen, die in allgemein flacher und allgemein rechteckiger Form ausgebildet sind. Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend kann das erste drehbare Element 222 sechs Lastaufnahmeflächen umfassen, so dass das erste drehbare Element 222 eine allgemein sechseckige Gestalt aufweist. Der zylindrische Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 226 kann ein Sonnenrad 272 mit einer Vielzahl von Zähnen 274 umfassen. In 10A, 11 und 12 sind Querschnitte der Kupplungsanordnung 220 in unterschiedlichen Winkelorientierungen relativ zu der Drehachse des Sonnenrades 272 veranschaulicht. In einem Verbrennungsmotor kann das Sonnenrad 272 zur Drehung mit einem elektrisch angetriebenen Versteller 92 gekoppelt sein, der eine Vielzahl von Planetenrädern 104 umfasst, die durch einen Planetenradträger mit einer zweiten Welle 24 verbunden sind, sowie ein Hohlrad 102, das ein externes Kettenrad aufweist, das durch eine Kurbelwelle angetrieben werden soll. Wie am besten in 10B veranschaulicht kann das Sonnenrad 272 des Verstellers 92 eine Vielzahl von Endanschlägen 94 umfassen, die sich an einer Außenfläche 98 des Sonnenrades 272 befinden. Der Versteller 92 kann relativ zu einem Gehäuse drehbar sein, um eine Phasenbeziehung zwischen einer durch eine Kurbelwelle angetriebenen Nockenwelle zu variieren. Die Vielzahl von Endanschlägen 94 kann innerhalb entsprechender komplementärer Endnuten oder Kerben eingreifen, die sich an dem Gehäuse befinden, um eine begrenzte Winkeldrehung der Nockenwelle in Bezug auf die Kurbelwelle zu erlauben, um das Öffnen und Schließen einer Vielzahl von Ventilen zu variieren, die sich in dem Verbrennungsmotor befinden. Der Fachmann wird erkennen, dass die vorliegende Erfindung in verschiedenen Konfigurationen des elektrisch angetriebenen Verstellers 92 verwendet werden kann. Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend kann der elektrisch angetriebene Versteller 92 einen Elektromotor umfassen, der ein Schneckengetriebe antreibt, das ein einfaches Planetengetriebe betätigt. Der elektrisch angetriebene Versteller 92 kann auch ein zusammengesetztes Planetengetriebe mit mehreren Hohlrädern zur Verbindung mit einem Kettenrad und einer Nockenwelle umfassen. Andere elektrisch angetriebene Verstellerkonfigurationen können verschiedene Zahnradmechanismen umfassen, etwa Zykloidengetriebe, sog. Harmonic-Drive-Getriebe, und große versetzte Zahnräder, so dass der Planetenradträger durch einen Elektromotor angetrieben werden kann.
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Der Fachmann wird erkennen, dass verschiedene Konstruktionen für den Versteller, die Pumpe oder das Stellglied mit der Kupplungsanordnung 20, 120, 220 eingesetzt werden können, ohne von dem Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Vielzahl von Federn 242 kann einen ersten Kontaktpunkt 246a und einen zweiten Kontaktpunkt 246b umfassen. Die Vielzahl von Federn 242 trägt eine Federscherkraft zwischen dem ersten und zweiten Kontaktpunkt 246a, 246b, so dass Drehmoment zwischen dem ersten drehbaren Element 222 und dem zweiten drehbaren Element 226 übertragen werden kann. Die Federn 242 können aus einem gestanzten Material gebildet sein. Die Vielzahl von Federn 242 kann Scheibenfedern oder Blattfedern umfassen. Der zylindrische Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 226 kann eine Vielzahl von Federaufnahmeöffnungen 96 umfassen, die sich an der inneren Oberfläche 228 des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 226 befinden. Die Vielzahl von Federaufnahmeöffnungen 96 kann der Vielzahl von Federn 242 entsprechen. Jede der Vielzahl von Federn 242 kann einen ersten Kontaktpunkt 246a und einen zweiten Kontaktpunkt 246b umfassen, die sich benachbart zu einem ersten Längsende 96a und einem zweiten Längsende 96b einer jeden der Vielzahl von Federaufnahmeöffnungen 96 befinden. Jede der Vielzahl von Federn 242 kann einen flexiblen rechteckigen Abschnitt 248 umfassen, der sich zwischen den ersten und zweiten Kontaktpunkten 246a, 246b erstreckt und nach außen zu der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 232 hin gekrümmt ist, und mit der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 232 zum Übertragen von Drehmoment von dem ersten drehbaren Element 222 an den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 226 in Eingriff bringbar ist. Wie in 10B veranschaulicht kann das erste drehbare Element 222 auch eine innere Oberfläche 252 umfassen, um nicht wirkmäßig eine zweite drehbare Welle 24 während der Montage der Kupplungsanordnung 220 zu umschließen. Die zweite drehbare Welle 24 ist mit einem Planetenradträger für die Planetenräder 104 verbunden, die zwischen dem Hohlrad 102 und dem Sonnenrad 272 des Planetengetriebesystems angeordnet sind, wie schematisch in 9–10A dargestellt ist. In einem Verbrennungsmotor kann die zweite drehbare Welle 24 eine Nockenwelle umfassen.
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Nun bezugnehmend auf 13 wird dort im Detail ein erstes drehbares Element 22 ähnlich dem in 4 dargestellten veranschaulicht, während es federvorgespannt wird, um die Zähne 62 auf eine Seite der entsprechenden komplementären Nut 28a (d. h., nicht zentriert wie 4 dargestellt) zu drängen. Das erste drehbare Element 22 ist in den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 eingebaut und die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 (in 13 sind keine dargestellt) kann einen radialen Spielraum 36 aufnehmen, der sich zwischen der Vielzahl von Zähnen 62 des vergrößerten Flanschabschnitts des ersten drehbaren Elements 22 und der inneren Oberfläche 28 des zweiten drehbaren Elements 26 befindet, und kann des Weiteren einen radialen Spielraum 34 aufnehmen, der sich zwischen den Lastaufnahmeflächen 32 des ersten drehbaren Elements 22 und der inneren Oberfläche 28 des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 26 befindet. Der radiale Spielraum 34 schafft wirkmäßig einen Raum, in dem die Blattfedern 42 angeordnet sind, um die Drehmoment- und Lastübertragung zwischen den ersten und zweiten drehbaren Elementen 22, 26 zu unterstützen, während Fehlausrichtungen und sich summierende Toleranzen zwischen der Antriebswelle und der angetriebenen Welle aufgenommen werden. Mit anderen Worten kann der erste radiale Spielraum 34 zwischen der inneren Oberfläche 28 und der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 definiert werden, während der zweite radiale Spielraum 36 zwischen jedem der Vielzahl von Zähnen 62 und der inneren Oberfläche 28 des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 26 definiert wird. Jeder der Vielzahl von Anschlägen oder Zähnen 62 kann sich radial nach außen in eine entsprechende komplementäre Endanschlag-Aufnahmenut 28a des zweiten drehbaren Elements 26 erstrecken. Bei der Montage kann die Vielzahl von Federn 42 einen jeden der Vielzahl von Anschlägen oder Zähnen 62 gegen eine Seite der entsprechenden Aufnahmenuten 28a spannen, um das freie Zahnspiel zu beseitigen. Im Betrieb kann das erste drehbare Element 22 durch einen Elektromotor 76 drehbar sein, so dass die Vielzahl von Zähnen 62 und die Vielzahl von Federn 42 mit der inneren Oberfläche 28 des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 26 für eine direkte Antriebsbeziehung mit dem ersten drehbaren Element 22 verriegelt werden. Wenn das erste drehbare Element 22 und der zylindrische Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 zur Drehung verriegelt sind, kann die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 Antriebsdrehmoment von dem ersten drehbaren Element 22 übertragen, um das zweite drehbare Element 24 durch die Lastaufnahmeflächen 32, die mit den Blattfedern 42 in Kontakt stehen, und durch die Vielzahl von Zähnen 62 anzutreiben. Der Fachmann wird erkennen, dass die ersten und zweiten drehbaren Elemente 22, 26 in Bezug auf einander vorgespannt sein können, so dass die Zähne 62 zu einer zentrierten Stellung in Bezug auf die Aufnahmenut 28a hin vorgespannt werden, oder in Eingriff mit einer Seitenwand der entsprechenden Aufnahmenut 28a vorgespannt werden. Wenn eine außermittige Vorspannung in Eingriff mit einer Seitenwand der Aufnahmenut 28a gewünscht wird, kann eines der ersten und zweiten drehbaren Elemente 22, 26 während der Montage relativ zu dem anderen gedreht werden, um die Vielzahl von Federn 42 in einer vorbestimmten Drehrichtung vorzuspannen.
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Nun bezugnehmend auf die 14 wird dort ein Kupplungsauslenkungswinkel auf einer X-Achse als Graph relativ zu einer übertragenen Last dargestellt, oder das an der Kupplungsanordnung anliegende Drehmoment auf einer Y-Achse, um eine Kupplungsanordnung mit einem ersten drehbaren Keilwellen-Element 22 (nicht dargestellt), in der Linie 110 des Graphen dargestellt, ein zentriertes erstes drehbares Element 22, wie in 4 veranschaulicht, in der Linie 112 des Graphen dargestellt, und eine Kupplungsanordnung zu vergleichen, bei der das erste drehbare Element 22 wie in 13 veranschaulicht gegen den zylindrischen Nabenabschnitt vorgespannt ist, in der Linie 114 des Graphen dargestellt. Wie in 14 veranschaulicht kann der Kupplungsauslenkungswinkel gemessen werden durch den Winkel der Auslenkung des ersten drehbaren Elements 22 in Bezug auf den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26, wenn die an der Kupplungsanordnung anliegende Last umgekehrt wird. Die Kupplungsanordnung mit einem ersten drehbaren Element 22 mit Keilwelle, die keine Federn 42 verwendet, überträgt während einer Winkelveränderung bei Lastumkehr keine Last, wie durch die Linie 110 des Graphen dargestellt. Eine Kupplungsanordnung mit einer zentrierten Vielzahl von Federn 42 kann einen Teil der Last während einer Winkelveränderung bei der Lastumkehr übertragen, wie in der Linie 112 des Graphen veranschaulicht. Die Kupplungsanordnung mit einer Vielzahl von Federn 42 und der Vielzahl von Zähnen 62, die gegen den zylindrischen Nabenabschnitt vorgespannt sind, wenn sie zusammengebaut ist, kann Last ohne eine Winkelveränderung bei Lastumkehr übertragen, wie in der Linie 114 des Graphen veranschaulicht. Wie ferner in 15A–15B veranschaulicht, kann der Kupplungsauslenkungswinkel, der an der Y-Achse dargestellt ist, mit der an der X-Achse dargestellten Drehzahl einer Kurbelwelle verglichen werden. Wird die Kurbelwellendrehzahl erhöht, hat die Kupplungsanordnung mit der zentrierten Feder, die in dem Graph von 15A veranschaulicht ist, eine durchgehende weite Verteilung der Kupplungsauslenkung über einen Gesamtbereich von Kurbelwellendrehzahlen. Im Vergleich dazu hat die Kupplungsanordnung mit einer vorgespannten Federkonfiguration, wie sie 15B veranschaulicht ist, eine wesentlich verringerte Verteilung der Kupplungsauslenkung über einen Bereich von Kurbelwellendrehzahlen größer als ungefähr 1500 u/min. Dieses Ergebnis steht mit verringerter Schwingungs- und Geräuschbildung in Verbindung, die der Kupplungsanordnung zugeordnet ist. Der Fachmann wird erkennen, dass eine Erhöhung der Federvorspannung die Auslenkungsverteilung bei niedrigeren Drehzahlen in Bezug auf die leichtere Federvorspannung, die in 14–15B veranschaulicht ist, beseitigen oder verringern kann.
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Nun Bezug nehmend auf die 16–17 kann das erste drehbare Element 22 zumindest eine innere Oberfläche 52 zum Aufnehmen einer dritten drehbaren Welle 54, ein erstes Ende 56, ein zweites Ende 58, und eine Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32, die sich axial zwischen den ersten und zweiten Enden 56, 58 erstrecken, umfassen. Das erste drehbare Element 22 kann um eine primäre Längsachse drehbar sein, und das zweite drehbare Element 26 kann um eine sekundäre Längsachse drehbar sein. Das erste Ende 56 und zweite Ende 58 können jeweils einen Flansch mit vergrößerten Dimensionen umfassen, mit einer Vielzahl von radial beabstandeten, allgemein flachen, umlaufenden Oberflächen 60, die in Bezug auf die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 radial nach außen positioniert sind, was eine abgestufte Dimension entlang der axialen Länge des ersten drehbaren Elements 22 zwischen dem ersten Ende 56 und dem zweiten Ende 58 schafft. Die Vielzahl von erhöhten umlaufenden Oberflächen 32 kann allgemein flach und allgemein rechteckig in der Form sein. Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend kann das erste drehbare Element 22, wie in den 16–17 veranschaulicht, sechs Lastaufnahmeflächen umfassen, so dass das erste drehbare Element 22 eine allgemein sechseckige Gestalt aufweist. Die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 kann einen ersten radialen Spielraum 34 zwischen dem zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 und dem ersten drehbaren Element 22 aufnehmen. Die Vielzahl von erhöhten umlaufenden Oberflächen 60 kann allgemein flach und allgemein rechteckig in der Form sein. Die Vielzahl von radial beabstandeten umlaufenden Oberflächen 60 kann einen zweiten radialen Spielraum 36 zwischen dem zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 und dem ersten drehbaren Element 22 aufnehmen. Die Vielzahl von radial beabstandeten umlaufenden Oberflächen 60 begrenzt den Grad der relativen Drehung zwischen den ersten und zweiten drehbaren Elementen 22, 26, um drehungsmäßig die ersten und zweiten drehbaren Elemente 22, 26 in Bezug aufeinander zu verriegeln, während mehr Bewegung als bei dem ersten, in 2–4 dargestellten Drehelement 22 mit einer Vielzahl von Zähnen erlaubt wird, um eine axiale Fehlausrichtung und sich summierende Herstellungs- und Montagetoleranzen aufzunehmen.
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Wie am besten in 16 veranschaulicht, kann jede der Vielzahl von Federn 42 einer der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 entsprechen und in diese eingreifen. Jede der Vielzahl von Federn 42 kann eine Blattfeder mit einem flexiblen rechteckigen Abschnitt 48 zum Übertragen von Drehmoment von dem ersten drehbaren Element 22 an den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 umfassen. Jede der Vielzahl von Federn 42 kann einen ersten Kontaktpunkt 46a und einen zweiten Kontaktpunkt 46b umfassen. Der erste Kontaktpunkt 46a kann sich an dem ersten Ende 56 des ersten drehbaren Elements 22 benachbart zu einer abgestuften Schulter befinden, die zwischen der Vielzahl von radial beabstandeten umlaufenden Oberflächen 60 und der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 ausgebildet ist. Der zweite Kontaktpunkt 46b kann sich benachbart zu dem zweiten Ende 58 des ersten drehbaren Elements 22 befinden. Der flexible rechteckige Abschnitt 48 einer jeden der Vielzahl von Federn 42 kann sich zwischen dem ersten und zweiten Kontaktpunkt 46a, 46b erstrecken. Das erste drehbare Element 22 kann einen Sicherungsring 66 umfassen. Der Sicherungsring 66 kann sich um die primäre Achse befinden und benachbart zu dem zweiten Ende 58 des ersten drehbaren Elements 22 gesichert sein.
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Der Sicherungsring 66 und der Flansch mit erweiterten Dimensionen, der sich an dem zweiten Ende 58 befindet, kann eine axiale Bewegung der Vielzahl von Federn 42 verhindern. Der Flansch mit vergrößerten Dimensionen und der Sicherungsring 66 können an dem ersten drehbaren Element 22 ausgebildet sein. Der Sicherungsklip 70 kann ein einheitlicher Körper sein, der jede der Vielzahl von Federn 42 an einer der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 an dem zweiten Kontaktpunkt 46b verankert. Ein Abschnitt einer jeden der Vielzahl von Federn 42 kann sich nach außen zu dem zweiten Ende 58 des ersten drehbaren Elements 22 von dem Sicherungsklip 70 weg erstrecken. Der Sicherungsklip 70 kann aus einem gestanzten Material gebildet sein. Der Sicherungsklip 70 und die Vielzahl von Federn 42 können zur Platzierung an der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 vormontiert und aus einem gestanzten Material ausgebildet sein. Die Vielzahl von Federn 42 kann mit einer inhärenten Federvorspannung ausgebildet werden, indem die Variation der Federhöhe, Krümmung oder Endbegrenzung verwendet wird. Der flexible rechteckige Abschnitt 48 einer jeden der Vielzahl von Federn 42 kann zum Übertragen von Drehmoment von dem ersten drehbaren Element 22 an den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 in die innere Oberfläche 28 des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 26 eingreifen. Wie am besten in 17 veranschaulicht, kann das erste drehbare Element 22 im zusammengebauten Zustand die Winkelauslenkung und die Federlast, die gegen die Vielzahl von Federn 42 ausgeübt wird, verringern. Der Fachmann wird erkennen, dass die Vielzahl von radial beabstandeten umlaufenden Oberflächen 60 auch winkelmäßig versetzt oder mit einer nicht linearen oder nicht flachen Oberfläche in Bezug auf die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 ausgebildet werden kann, was Hindernisse für den Eingriff zwischen den ersten und zweiten drehbaren Elementen 22, 26 erzeugt, was die relative Drehung dazwischen begrenzt und die Federlast begrenzt, die gegen die Vielzahl von Federn 42 ausgeübt wird.
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Nun Bezug nehmend auf die 18–19 kann eine Kupplungsanordnung 20 ein erstes drehbares Element 22 umfassen, das mit einem zylindrischen Nabenabschnitt eines zweiten drehbaren Elements 26 in Eingriff bringbar ist. Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend kann das erste drehbare Element 22 einem Elektromotor oder Stellglied zur Betätigung eines drehbaren Phasenverstellelement zugeordnet sein, der/das zum Variieren einer Phasenbeziehung zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle betätigbar ist, die sich in einem Verbrennungsmotor befinden. Der zylindrische Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 kann eine innere Oberfläche 28 zur Aufnahme des ersten drehbaren Elements 22 umfassen. Die Kupplungsanordnung 20 kann eine Vielzahl von Federn 42 umfassen, die zwischen der inneren Oberfläche 28 des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 26 und dem ersten drehbaren Element 22 angeordnet sind. Wie am besten in 18 veranschaulicht kann das erste drehbare Element 22 zumindest eine innere Oberfläche 52 zum Aufnehmen einer dritten drehbaren Welle 54 und eine Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32, die sich axial erstrecken, umfassen. Das erste drehbare Element 22 kann um eine primäre Längsachse drehbar sein, und das zweite drehbare Element 26 kann um eine sekundäre Längsachse drehbar sein. Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend kann das erste drehbare Element 22 sechs Lastaufnahmeflächen umfassen, so dass das erste drehbare Element 32 eine allgemein sechseckige äußere Gestalt aufweist. Die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 kann einen ersten radialen Spielraum 34 zwischen dem zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 und dem ersten drehbaren Element 22 aufnehmen. Die sechseckige Gestalt des ersten drehbaren Elements 22 kann innerhalb einer entsprechenden Ausnehmung mit einer komplementären, allgemein sechseckigen Gestalt eingehüllt sein, die durch die innere Oberfläche 28 des zweiten drehbaren Elements 26 ausgebildet sind, um den Grad der relativen Drehung zwischen den ersten und zweiten drehbaren Elementen 22, 26 zu begrenzen, was einen relativen Grad der Drehverriegelung zwischen den ersten und zweiten drehbaren Elementen 22, 26 in Bezug aufeinander bereitstellt, während die relative Bewegung durch den durch die Feder besetzten Spielraum 34 zwischen den ersten und zweiten drehbaren Elementen 22, 26 erlaubt wird, um eine axiale Fehlausrichtung und sich summierende Herstellungs- und Montagetoleranzen aufzunehmen.
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Jede der Vielzahl von Federn 42 kann einer der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 entsprechen und in diese eingreifen. Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend kann jede der Vielzahl von Federn 42 eine Blattfeder mit einem flexiblen rechteckigen Abschnitt zum Übertragen von Drehmoment von dem ersten drehbaren Element 22 an eine allgemein sechseckige innere Oberfläche 28 des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 26 umfassen. Jede der Vielzahl von Federn 42 kann einen ersten Kontaktpunkt 46a und einen zweiten Kontaktpunkt 46b umfassen. Der flexible rechteckige Abschnitt 42 einer jeden der Vielzahl von Federn 46 kann sich zwischen dem ersten und zweiten Kontaktpunkt 46a, 46b erstrecken. Das erste drehbare Element 22 kann einen Sicherungsklip 70 mit einem einheitlichen Körper umfassen, der jede der Vielzahl von Federn 42 an einer der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 an dem zweiten Kontaktpunkt 46b verankert. Der Sicherungsklip 70 und die Vielzahl von Federn 42 können zur Platzierung an der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 vormontiert und aus einem gestanzten Material ausgebildet sein. Der flexible rechteckige Abschnitt einer jeden der Vielzahl von Federn 42 kann zum Übertragen von Drehmoment von dem ersten drehbaren Element 22 an den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 in die innere Oberfläche 28 des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 26, die eine allgemein sechseckige Form aufweist, eingreifen.
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Unter Bezugnahme auf die 18 kann ein zylindrischer Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 einen ersten inneren Oberflächenabschnitt 28 mit allgemein secheckiger Gestalt umfassen. Es sollte klar sein, dass eine beliebige geeignete Konfiguration der Lastaufnahmefläche 28 vorgesehen werden kann, etwa rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend eine dreieckige, rechteckige, quadratische, fünfeckige, sechseckige, achteckige oder mehrseitige geometrische Gestalt. Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend kann ein externes Sonnenrad 72 an dem zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 ausgebildet sein kann. Wenn das erste drehbare Element 22 mit dem zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 zusammengebaut ist, kann die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 einen radialen Spielraum 34 aufnehmen, der sich zwischen den Lastaufnahmeflächen 32 des ersten drehbaren Elements 22 und der inneren Oberfläche 28 des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 26 befindet. Der radiale Spielraum 34 schafft wirkmäßig einen Raum, in dem die Blattfedern 42 angeordnet sind, um die Drehmoment- und Lastübertragung zwischen den ersten und zweiten drehbaren Elementen 22, 26 zu unterstützen, während Fehlausrichtungen und sich summierende Herstellungs- und Montagetoleranzen aufgenommen werden. Im Betrieb kann das erste drehbare Element 32 durch einen Elektromotor 42 drehbar sein, so dass die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 und die Vielzahl von Federn 26 in die innere Oberfläche 26 des zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elements 22 eingreifen und drehfest den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 für eine direkte Antriebsbeziehung mit dem ersten drehbaren Element 22 verriegeln. Wenn das erste drehbare Element 22 und der zylindrische Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26 zur Drehung verriegelt sind, kann die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32 Antriebsdrehmoment von dem ersten drehbaren Element 22 übertragen, um das zweite drehbare Element 24 durch die Lastaufnahmeflächen 32, die mit den Blattfedern 42 in Kontakt stehen, anzutreiben.
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Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend kann in einem Verbrennungsmotor das Sonnenrad 72 zur Drehung mit einem Versteller umfassend ein Planetengetriebesystem gekoppelt sein. Das Sonnenrad 72 kann Zähne 74 aufweisen, die an einer Außenfläche ausgebildet und mit einer Vielzahl von Planetenrädern in Eingriff bringbar sind, die durch ein Hohlrad angetrieben werden, wobei ein Kettenrad damit verbunden ist, um durch Verbindung mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angetrieben zu werden. Der Versteller kann zur Drehung durch die Kurbelwelle angetrieben werden, während die Drehung zur Phasenänderung, entweder zur Vorverschiebung oder Verzögerung, durch das Sonnenrad angetrieben werden kann, um eine Phasenwinkelbeziehung zwischen der durch die Kurbelwelle angetriebenen Nockenwelle zu variieren.
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Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend wird auch in Betracht gezogen, dass das erste drehbare Element 22, 122, 222 und das zweite drehbare Element 26, 126, 226 bei der Montage der Kupplung 20, 120, 220 mit einer einzelnen axialen Bewegung gekoppelt werden können. Es wird als in den Umfang der Offenbarung fallend betrachtet, dass das erste und zweite drehbare Element 22, 122, 222; 26, 126, 226 für Ausrichtungszwecke nicht zugänglich sein können, für Automobilanwendungen sich etwa innerhalb einer Abdeckung befinden können. Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend kann die Kupplung an einem Motor oder einer alternativen Leistungsquelle mit einer Abdeckung oder einem Rahmen angebracht sein kann, der eine Öffnung aufweist, die den Zusammenbau der ersten und zweiten drehbaren Elemente 22, 122, 222; 26, 126, 226 mit einer einfachen axialen Einfügungsbewegung während des Zusammenbaus des Motors oder der Leistungsquelle mit der Vorrichtung, die angetrieben werden soll, ermöglicht.
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Ein Verfahren zum Kompensieren von mechanischen Toleranzen in einer Kupplung, die zwischen einem ersten drehbaren Element 22, 122, 222 und einem zweiten drehbaren Element 26, 126, 226 in Eingriff bringbar ist, kann umfassen: Verbinden eines zylindrischen Nabenabschnitts des zweiten drehbaren Elementabschnitts mit einem der ersten und zweiten drehbaren Elemente 22, 26; 122, 126; 222, 226, Verbinden einer Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32, 132, 232 mit einem anderen der ersten und zweiten drehbaren Elemente 122, 126; 222, 226, und Einsetzen einer Vielzahl von Blattfedern 42, 142, 242 zwischen dem zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements und der Vielzahl von Lastaufnahmeflächen, um Drehmoment und Drehung zwischen den ersten und zweiten drehbaren Elementen 22, 26; 122, 126; 222, 226 zu übertragen, während eine axiale Fehlausrichtung und sich summierende Herstellungs- und Anordnungstoleranzen aufgenommen werden. Das erste drehbare Element 22, 122, 222 kann um eine primäre Längsachse drehbar sein, und das zweite drehbare Element 24 kann um eine sekundäre Längsachse drehbar sein.
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Der zylindrische Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26, 126, 226 kann positioniert werden, um wirkmäßig die zweite drehbare Welle 24 durch ein Planetengetriebesystem anzutreiben, das dem Sonnenrad 72, 172, 272 zugeordnet ist, und kann eine innere Oberfläche 28, 128, 228 zur Aufnahme des ersten drehbaren Elements 22, 122, 222 umfassen. Der zylindrische Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26, 126, 226 kann betätigbar sein, um eine axiale Fehlausrichtung zwischen dem ersten und zweiten drehbaren Element 22, 24, 122, 222 aufzunehmen. Die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32, 132, 232 kann dem ersten drehbaren Element 22, 122, 222 zugeordnet sein und kann in die Vielzahl von Federn 42, 142, 242 in Eingriff bringbar sein. Die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32, 132, 232 kann radiale Spielräume 34, 36; 134, 136; 234 zwischen dem ersten drehbaren Element 22, 122, 222 und dem zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26, 126, 226 aufnehmen. Die Vielzahl von Lastaufnahmeflächen 32, 132, 232 kann Antriebsdrehmoment von dem ersten drehbaren Element 22, 122, 222 an den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26, 126, 226 durch die Vielzahl von Federn 42, 142, 242 bereitstellen. Jede der Vielzahl von Federn 42, 142, 242 kann einen ersten Kontaktpunkt 46a, 146a, 246a, und einen zweiten Kontaktpunkt 46b, 146b, 246b aufweisen und zum Übertragen von Drehmoment von dem ersten drehbaren Element 22, 122, 222 an den zylindrischen Nabenabschnitt des zweiten drehbaren Elements 26, 126, 226 betätigbar sein. Dem Fachmann sollte klar sein, dass die Vielzahl von Federn 42, 142, 242 als ein einzelner, einheitlicher und monolithischer Teil ausgebildet sein kann, so dass ein Verbindungsringelement die einzelnen Blattfederlaschen miteinander verbindet. Ein Sicherungsklip und Sicherungsring können ebenfalls einteilig mit dem einzelnen, einheitlichen und monolithischen Teil ausgebildet sein. Die Vielzahl von Federn 42, 142, 242 oder die einzelne, einheitliche und monolithische Federkonfiguration kann aus einem gestanzten Material ausgebildet sein.
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Während die Erfindung hierin in Verbindung mit der aktuell als praktischste und bevorzugte geltenden Ausführungsform beschrieben worden ist, ist klar, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen mit abdecken soll, die in den Geist und Umfang der folgenden Ansprüche fallen; dieser Umfang soll dabei die weitestmögliche Auslegung erfahren, so dass er alle derartigen Modifikationen und Abwandlungen umfasst, soweit dies gesetzlich zulässig ist.
