DE112018003846T5 - Schaltbare Freilaufkupplung - Google Patents

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Jordan Geiser
Michael Hodge
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Eine schaltbare Freilaufkupplung ist in der Lage, zwischen dem Betrieb als Freilaufkupplung und einer Kupplung umgeschaltet zu werden, die in beiden Richtungen verriegelt. Die Kupplung enthält einen inneren Laufring und einen äußeren Laufring, der eine Innenfläche mit einer Vielzahl rampenförmiger Profile enthält. Eine Steuerscheibe ist radial außerhalb des inneren Laufrings angeordnet und in Bezug auf den äußeren Laufring in einer axialen Richtung verschiebbar. Eine Vielzahl Wälzkörper ist mit dem äußeren und dem inneren Laufring kontaktierbar. Ein Wälzkörperkäfig ist so beschaffen, dass er die Vielzahl Wälzkörper positioniert und haltert. Ein Hydraulikkolben ist so mit einem Betätigungsarm verbunden, dass durch Verschieben des Kolbens entlang der Achse der Betätigungsarm entlang der Achse verschoben wird. Zum Umschalten und Einrücken der Kupplung derart, dass die Drehung in beiden Richtungen verriegelt ist, werden der Kolben und der Betätigungsarm axial verschoben, um eine Drehung der Steuerscheibe und des angebrachten Wälzkörperkäfigs zu verhindern.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung 15/662 920 , eingereicht am 28. Juli 2017, deren Offenbarung durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen ist.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine Freilaufkupplung und insbesondere eine schaltbare Freilaufkupplung.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Freilaufkupplungen sind bekannt, insbesondere in Verbindung mit Fahrzeuggetrieben. Freilaufkupplungen ermöglichen Übertragen von Drehmomenten in einer Drehrichtung bei gleichzeitigem Unterbinden des Übertragens von Drehmomenten in der anderen Drehrichtung durch Ausrücken oder Freilaufbetrieb. Es sind auch schaltbare Freilaufkupplungen bekannt, bei denen die Kupplung selektiv in einer Richtung, in beiden Richtungen oder in keiner Richtung verriegelt werden kann. Ein Beispiel einer schaltbaren Freilaufkupplung ist in der US-Patentanmeldung 2017/0045099 offenbart.
  • KU RZDARSTELLU NG
  • Gemäß einer Ausführungsform enthält eine schaltbare Freilaufkupplung einen äußeren Laufring, der eine Innenfläche mit einer Vielzahl Rampenprofile enthält. Die Kupplung enthält auch einen inneren Laufring und eine Steuerscheibe, die radial außerhalb des inneren Laufrings angeordnet und in Bezug auf den äußeren Laufring in einer axialen Richtung verschiebbar ist. Eine Vielzahl Wälzkörper kann in Kontakt mit dem äußeren Laufring und dem inneren Laufring gebracht werden. Ein Wälzkörperkäfig hat die Aufgabe, die Vielzahl Wälzkörper zu positionieren und zu haltern. Der Wälzkörperkäfig ist so angebracht, dass er sich zusammen mit der Steuerscheibe dreht. Eine Betätigungsbaugruppe hat einen entlang einer Achse gleitfähigen Kolben und einen mit dem Kolben verbundenen Betätigungsarm, wobei durch eine Bewegung des Kolbens entlang der Achse der Betätigungsarm entlang der Achse verschoben wird. Die schaltbare Freilaufkupplung ist zwischen einem ersten Modus, in dem sich der Kolben und der Betätigungsarm an einer ersten axialen Position befinden und die Steuerscheibe frei drehbar ist, und einem zweiten Modus schaltbar, in dem sich der Kolben und der Betätigungsarm in einer zweiten axialen Position befinden, um eine Drehung der Steuerscheibe und des angebrachten Wälzkörperkäfigs zu verhindern.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform enthält eine schaltbare Freilaufkupplung einen ersten Laufring, einen zu dem ersten Laufring konzentrischen zweiten Laufring und eine Wälzkörperkäfigbaugruppe mit einer Vielzahl Wälzkörper, die radial zwischen dem ersten Laufring und dem zweiten Laufring angeordnet sind. Eine Betätigungsbaugruppe hat einen Kolben und einen Betätigungsarm, der mittels einer Hydraulikflüssigkeit in einer axialen Richtung verschiebbar ist. Eine Steuerscheibe ist mit der Wälzkörperkäfigbaugruppe verbunden. Die Steuerscheibe ist so beschaffen, dass sie aufgrund einer hydraulisch bewirkten Bewegung des Kolbens in Bezug auf den ersten Laufring, den zweiten Laufring und die Wälzkörperkäfigbaugruppe entlang der axialen Richtung verschoben wird, um den ersten Laufring selektiv mit dem zweiten Laufring zu verriegeln.
  • Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform enthält eine schaltbare Freilaufkupplung einen inneren Laufring und einen äußeren Laufring, der eine Außenfläche und eine Innenfläche mit einer Vielzahl rampenförmiger Oberflächenstrukturen hat. Eine Wälzkörperkäfigbaugruppe hat eine Vielzahl Wälzkörper zwischen dem inneren Laufring und den rampenförmigen Oberflächenstrukturen des äußeren Laufrings, um selektives Übertragen eines Drehmoments zu ermöglichen, wenn sich dieser in einer ersten Drehrichtung dreht, und kein Drehmoment zu übertragen, wenn sich dieser in einer zweiten Drehrichtung dreht. Ein Kolben ist durch eine Hydraulikflüssigkeit selektiv verschiebbar. Durch eine Bewegung des Kolbens in einer ersten axialen Richtung wird die Wälzkörperkäfigbaugruppe drehfest verriegelt, um Drehbewegungen des äußeren Laufrings zu unterbinden, und durch eine Bewegung des Kolbens in einer zweiten axialen Richtung wird der Wälzkörperkäfig entriegelt, um Drehbewegungen des äußeren Laufrings zu ermöglichen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Vorderansicht einer schaltbaren Freilaufkupplung gemäß einer Ausführungsform.
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht der schaltbaren Freilaufkupplung von 1 gemäß einer Ausführungsform in Explosionsdarstellung.
    • 3 ist eine zweite perspektivische Ansicht der schaltbaren Freilaufkupplung von 1 gemäß einer Ausführungsform in Explosionsdarstellung.
    • 4A ist eine Querschnittsansicht der schaltbaren Freilaufkupplung von 1 gemäß einer Ausführungsform in einem unverriegelten Modus oder Freilauf-Modus (one-way clutch (OWC) mode).
    • 4B ist eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts von 4A.
    • 5A ist eine Querschnittsansicht der schaltbaren Freilaufkupplung von 1 gemäß einer Ausführungsform in einem verriegelten Modus.
    • 5B ist eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts von 5A.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Hierin werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele darstellen und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert sein, um Details einzelner Komponenten zu zeigen. Deshalb sind bestimmte hierin offenbarte strukturelle und funktionelle Details nicht als Einschränkung, sondern lediglich als repräsentative Grundlage zum Unterrichten des Fachmanns zu verstehen, die Ausführungsformen auf unterschiedliche Weise anzuwenden. Dem Fachmann dürfte klar sein, dass verschiedene unter Bezugnahme auf eine der Figuren veranschaulichte und beschriebene Merkmale mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen von veranschaulichten Merkmalen liefern repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen. Verschiedene mit den Lehren dieser Offenbarung in Einklang stehende Kombinationen und Modifikationen der Merkmale können jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen wünschenswert sein.
  • Gemäß verschiedenen im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen wird eine schaltbare Wälzkörper-Freilaufkupplung offenbart. Die schaltbare Wälzkörper-Freilaufkupplung wird hierin austauschbar auch als wählbare Wälzkörper-Freilaufkupplung, bidirektionale Wälzkörper-Freilaufkupplung, schaltbare Freilaufkupplung oder einfach als „Freilaufkupplung“, „OWC“ oder „Kupplung“ bezeichnet. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält die schaltbare Freilaufkupplung eine hydraulische Kolbenbaugruppe, die eine Steuerscheibe verschiebt, um die schaltbare Freilaufkupplung zwischen zwei Zuständen umzuschalten: (1) dem „neutralen“ Zustand, in dem die Kupplung in einer Richtung (z.B. im Uhrzeigersinn) verriegelt und in der entgegengesetzten Richtung (z.B. entgegen dem Uhrzeigersinn) frei ist; und (2) dem „aktiven“ Zustand, in dem die Kupplung in einer Richtung (z.B. im Uhrzeigersinn) verriegelt und in der entgegengesetzten Richtung (z.B. entgegen dem Uhrzeigersinn) ebenfalls verriegelt ist.
  • Bezugnehmend auf die Figuren zeigt 1 eine perspektivische Ansicht einer schaltbaren Freilaufkupplung 1. Die 2 bis 3 zeigen perspektivische Ansichten der Kupplungsbaugruppe 1 und ihrer verschiedenen Bauteile. Die 4A bis 4B zeigen Querschnittsansichten der Kupplungsbaugruppe 1 in einem unverriegelten oder Freilaufmodus (OWC), und die 5A bis 5B zeigen dieselbe Querschnittsansicht der Kupplung 1 in einem verriegelten Modus. Im Folgenden wird beschrieben, dass im verriegelten Modus ein oder mehrere hydraulisch aktivierte Kolben 104, 105 einen Betätigungsarm 106 veranlassen, sich axial zu verschieben, wodurch eine Drehung einer Steuerscheibe 60 durch Reibung verhindert wird. Dadurch wird bewirkt, dass auch eine Drehung einer angebrachten Wälzkörperkäfigbaugruppe 40 mit Wälzkörpern 44 verhindert wird. Dadurch wird der Außenring 20 mit Wälzkörpern 44 der festgehaltenen Wälzkörperkäfigbaugruppe 40 in einer der Drehrichtungen verriegelt, sodass die Baugruppe als Kupplung wirkt, die in zwei Richtungen verriegelt.
  • Unter Bezugnahme auf die Figuren wird eine schaltbare Freilaufkupplung 1 veranschaulicht. Die schaltbare Freilaufkupplung 1 oder Kupplungsbaugruppe enthält ein Gehäuse 10, das an einem Getriebegehäuse eines Fahrzeugs befestigt oder fest mit diesem verbunden ist. Ein äußerer Laufring oder Außenring 20 stellt die antreibende, sich drehende Komponente der schaltbaren Freilaufkupplung 1 dar. Der Außenring 20 hat eine Außenfläche und eine gegenüberliegende Innenfläche, die ein Innenprofil mit einer Vielzahl rampenförmiger Flächen 22 hat. Die rampenförmigen Flächen 22 haben insofern eine Berg-und-Tal-Form, als sie eine Vielzahl Täler und Erhebungen enthalten. Ein innerer Laufring oder Innenring 30 kann mit dem Gehäuse 10 verriegelt oder an diesem befestigt sein. Der Innenring 30 hat eine Außenfläche, die radial nach außen zeigt, und eine gegenüberliegende Innenfläche, die radial nach innen zeigt. In einer Normalstellung dient die Kupplung 1 als Freilaufkupplung, die in einer Drehrichtung sperrt und in der anderen Drehrichtung als Freilauf fungiert.
  • Die Kupplung 1 ist aufgrund einer Wälzkörperkäfigbaugruppe 40, die einen Wälzkörperkäfig 42 und eine durch den Käfig 42 gehalterte Vielzahl Wälzkörperelemente oder Wälzkörper 44 hat, in der Lage, als Freilauf zu fungieren. Der Käfig 42 ist so gestaltet, dass er die Wälzkörper 44 positioniert und haltert. Das heißt, der Käfig enthält Fächer zum Anordnen der Wälzkörper 44 derart, dass sie in einer Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind und gemeinsam in Bezug auf den inneren und den äußeren Laufring in Drehung versetzt werden können, während sie sich jeweils in ihrem Fach drehen. Die Käfigbaugruppe 40 kann Federn 46 enthalten, um Positionieren der Wälzkörper in den Fächer zu unterstützen. Die Wälzkörper 44 sind kontaktierbar, um je nach Betriebszustand der Kupplung 1 in den inneren Laufring 30 sowie die rampenförmigen Flächen 22 des äußeren Laufrings eingreifen zu können. Das heißt, während einiger Betriebszustände können die Wälzkörper nur einen inneren beziehungsweise äußeren Laufring oder beide berühren, oder sie können weder den äußeren noch den inneren Laufring berühren. Beispiele für das Zusammenwirken der Wälzkörper mit dem inneren und dem äußeren Laufring sind in den an denselben Anmelder abgetretenen provisorischen US-Patentanmeldungen 62/452 475 , eingereicht am 31. Januar 2017, und 62/459 015, eingereicht am 4. Februar 2017, offenbart, die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen sind, als wären sie hierin vollständig beschrieben worden.
  • Die oben beschriebene Kupplung 1 kann als Freilaufkupplung betrieben werden, weil ihre Drehung in einer Drehrichtung zugelassen ist, jedoch nicht in einer anderen Drehrichtung. Die hierin beschriebene schaltbare Freilaufkupplung 1 kann auch so geschaltet werden, dass sie als Kupplung fungiert, die in beiden Drehrichtungen verriegelt ist. Im Folgenden wird diese Fähigkeit beschrieben, zwischen einem OWC-Modus und einem Modus zu schalten, in dem die Kupplung in beiden Richtungen sperrt.
  • Eine Steuerscheibe 60 kann bereitgestellt sein, um die Kupplung 1 selektiv zu verriegeln und zu entriegeln und so zwischen Betriebszuständen umzuschalten. Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerscheibe 60 in Bezug auf die Wälzkörperkäfigbaugruppe 40 so befestigt, dass sich beide gemeinsam drehen. Die Steuerscheibe ist mit einem ersten Satz einer oder mehrerer Rasten (z.B. Zähne oder Arme) 62 ausgestattet, die sich radial nach innen erstrecken und auch eine sich axial erstreckende Spitze haben. Die Rasten 62 sind über den Umfang hinweg entlang einer Innenwand der Steuerscheibe voneinander beabstandet. Die sich axial erstreckenden Spitzen der Rasten sind in entsprechenden Aufnahmen in einer axial ausgerichteten Fläche der Wälzkörperkäfigbaugruppe 40 untergebracht, um die Steuerscheibe 60 mit der Wälzkörperkäfigbaugruppe 40 zu verriegeln. Das heißt, die Steuerscheibe und der Wälzkörperkäfig sind in Bezug auf Drehung um die Mittelachse fest miteinander verbunden. Die Steuerscheibe 60 ist auch mit einem zweiten Satz einer oder mehrerer Rasten (z.B. Zähne oder Arme) 64 ausgestattet, die sich radial nach innen erstrecken und ebenfalls sich axial erstreckende Spitzen haben. Der zweite Satz Rasten 64 und der zweite Satz Rasten 62 sind abwechselnd angeordnet. Die Spitzen der Rasten 64 sind so beschaffen, dass sie in entsprechenden Aufnahmen oder Oberflächenmerkmalen auf einer axialen Fläche des Außenrings 20 untergebracht sind, um Drehung des Außenrings 20 in Bezug auf die Steuerscheibe im Verriegelungsmodus einzuschränken.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist eine Hülse 50 in den Außenring 20 eingedrückt. Durch die Hülse 50 können der Außenring 20 und der Innenring 30 zentriert und die Steuerscheibe 60 gehaltert werden. Die Steuerscheibe 60 ist zwischen dem Außenring 20 und der Hülse 50 angeordnet. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Hülse 50 nicht bereitgestellt. Im Folgenden wird beschrieben, dass die Steuerscheibe 60 dazu verwendet wird, die Position und den Betrieb der Wälzkörperkäfigbaugruppe 40 zu steuern. Die Steuerscheibe 60 ist durch Presspassung zwischen einem (im Folgenden beschriebenen) Steuerarm oder Betätigungsarm 106 und einem Sprengring 70 eingeklemmt und wird im Verriegelungsmodus aufgrund des Drucks seitens des Betätigungsarms 106 festgehalten.
  • Die Kupplung 1 kann auch einen inneren Haltering 80 und einen äußeren Haltering 90 enthalten. Der innere Haltering ist zwischen dem Gehäuse10 und der Hülse 50 eingeschlossen. Durch den inneren Haltering 80 wird verhindert, dass das Gehäuse 10 und die Hülse 50 einander berühren, und eine Abstandsbeziehung zwischen dem Gehäuse 10 und der Hülse 50 aufrechterhalten. Durch den äußeren Haltering 90 wird die Wälzkörperkäfigbaugruppe 40 innerhalb des Außenrings 20 gehaltert.
  • Eine Betätigungsbaugruppe 100 ist an der Kupplung 1 angebracht oder ein Bestandteil derselben. Die Betätigungsbaugruppe 100 liegt radial außerhalb des Gehäuses 10. Die Betätigungsbaugruppe 100 enthält ein Betätigungsgehäuse 102, in dem eine Kolbenkammer 103 definiert ist. Innerhalb der Kolbenkammer ist ein Paar entgegengesetzter Kolben 104, 105 angeordnet. Die Kolben sind vorgesehen und in der Lage, innerhalb der Kammer 103 axial zu gleiten. Zwar sind bei der Ausführungsform in diesen Figuren zwei Kolben 104, 105 gezeigt, jedoch ist es denkbar, durch einfaches Umkonstruieren der Betätigungsbaugruppe 200 nur einen einzigen Kolben zu verwenden.
  • Zwischen den Kolben 104, 105 befindet sich ein mit diesen verbundener Betätigungsarm 106. Durch axiales Verschieben der Kolben 104, 105 wird entsprechendes axiales Verschieben des Betätigungsarms 106 bewirkt. Die 4A bis 4B zeigen die Kolben 104, 105 und den Betätigungsarm 106 in einer ersten Position, sodass die Kupplung in einem unverriegelten oder OWC-Modus betrieben werden kann, in dem Drehung in einer Drehrichtung unterbunden, in der anderen Drehrichtung hingegen zugelassen ist. Die 5A bis 5B zeigen die Kolben 104, 104 und den Betätigungsarm 106 in einer zweiten Position, sodass die Kupplung 1 in einem Verriegelungsmodus betrieben werden kann, in dem Drehung in beiden Drehrichtungen unterbunden wird. Die Struktur, die der Kupplung 1 schaltbares Wechseln zwischen Betriebsmodi ermöglicht, wird im Folgenden beschrieben.
  • Zu Anfang ist die Kupplung 1 in den 4A bis 4B in ihrem unverriegelten oder OWC-Modus gezeigt. In diesem Modus ist der Betätigungsarm 106 von der Steuerscheibe 60 beabstandet. Innerhalb der Kammer 103 ist ein Einlass 107 definiert. Der Einlass 107 dient als Einlass für Hydraulikflüssigkeit wie beispielsweise Getriebeflüssigkeit. Auch eine Abdeckung 108 ist bereitgestellt, um die Flüssigkeit innerhalb der Kammer 103 abzudichten oder einzuschließen. Um die Kolben 104, 105 zu verschieben und somit in den Verriegelungsmodus überzugehen, wird Hydraulikflüssigkeit unter Druck in den Einlass 107 eingeleitet, wodurch der Kolben 104 axial (z.B. bei der Ansicht in 4A nach links) verschoben wird. Das führt dazu, dass der Betätigungsarm 106 und der andere Kolben 105 zusammen mit dem Kolben 104 axial (z.B. nach links) verschoben werden. Wenn der Betätigungsarm 106 aufgrund des Hydraulikdrucks zu seiner Position verschoben wird, wird der sich radial nach innen erstreckende Abschnitt des Betätigungsarms 106 gegen die Steuerscheibe 60 gedrückt. Somit wird die Steuerscheibe 60 auch axial (z.B. nach links) so weit verschoben, bis die Steuerscheibe 60 durch Reibung zwischen dem Betätigungsarm 106 und einem Sprengring 70 gehaltert oder eingeklemmt wird. Der Sprengring 70 dient als Gegenscheibe, wenn der Betätigungsarm eine Kraft auf die Steuerscheibe 60 ausübt. Gemäß einer Ausführungsform dreht sich der Sprengring 70 nicht um die Mittelachse. Indem eine Drehung der Steuerscheibe durch den Betätigungsarm 106 verhindert wird, wird dadurch eine Drehung der damit verbundenen Wälzkörperkäfigbaugruppe 40 verhindert. Dadurch kann die Kupplung 1 in einem Verriegelungsmodus sein. 5B zeigt, dass axial zwischen der Steuerscheibe 60 und dem Außenring 20 ein kleiner Spalt verbleibt, sodass sich der Außenring 20 in Bezug auf die Steuerscheibe 60 um die Mittelachse drehen kann. In diesem Verriegelungsmodus kann sich der Außenring 20 jedoch nur um einige wenige Grad (z.B. zwischen ein und fünf Grad) drehen, bis die Wälzkörper 44 auf den rampenförmigen Flächen 22 des Außenrings 20 hinaufrollen. Der Außenring 20 wird somit durch den fixierten Wälzkörperkäfig gehemmt und in beiden Drehrichtungen verriegelt.
  • An dem Kolben 105 ist eine Feder 112 bereitgestellt, um die Kolben 104, 105 und den Betätigungsarm 106 axial wieder in den unverriegelten Modus zurückzuverschieben (z.B. in 4A nach rechts). Wenn die Hydraulikflüssigkeit (entweder durch den Einlass 107 oder durch einen anderen Auslass wie den Auslass in der Kolbenkammer durch den Kolben 105) aus der Betätigungsbaugruppe 100 austritt, drückt die Feder somit den Kolben 105 zurück zu seiner in den 4A bis 4B gezeigten Position, wodurch der Betätigungsarm 106 von der Steuerscheibe 60 getrennt wird. Dadurch kann sich die Steuerscheibe 60 wieder von dem Sprengring 70 lösen. Die Steuerscheibe 60 und die Wälzkörperkäfigbaugruppe 40 sind dadurch um die Mittelachse herum frei drehbar. Der Außenring 20 wird dadurch in mindestens einer Drehrichtung von den Wälzkörpern 44 entriegelt, und die Kupplung 1 kann wieder als Freilaufkupplung fungieren. Eine weitere Feder 120 kann in dem Außenring 20 bereitgestellt sein, um die Steuerscheibe 60 und somit die Wälzkörperkäfigbaugruppe 40 in einer Drehrichtung um die Achse (z.B. in der Verriegelungsrichtung) vorzuspannen. Wenn die Kupplung in dem unverriegelten Modus getrennt ist, übt die Feder 120 eine Vorspannung gegen die Steuerscheibe 120 auf, sodass die Kupplung als Freilaufkupplung fungiert.
  • Kurz gesagt, die vorliegende Offenbarung stellt eine schaltbare Kupplung mit einer hydraulisch betätigten Betätigungsbaugruppe bereit. Hydraulikdruck kann auf Veranlassung in die Hydraulikkammer gelangen und bewirken, dass sich ein oder mehrere Kolben seitlich verschieben. Dadurch wird auch der Betätigungsarm veranlasst, sich axial zu verschieben. Der Betätigungsarm hat einen sich radial erstreckenden Abschnitt, der an der Steuerscheibe anliegt, wenn der Betätigungsarm mit Druck beaufschlagt und axial verschoben wird. Dadurch wird eine Drehung der Steuerscheibe durch den Betätigungsarm verhindert. Deshalb wird auch der Außenring so gehemmt, dass sich der Außenring nur um einige wenige Grad drehen kann, bis die Wälzkörper auf den rampenförmigen Flächen des Außenrings hinaufgerollt sind. Deshalb wird der Außenring bei Drehung in jeder Richtung durch die Wälzkörper in der Wälzkörperkäfigbaugruppe gehemmt, sodass die Kupplungsbaugruppe als Kupplung fungieren kann, die in zwei Richtungen verriegelt ist. Zum Entriegeln der Kupplung kann der Hydraulikdruck in der Kammer vermindert werden, sodass die Steuerscheibe durch den Druck der Federn freigegeben werden kann und sich die Steuerscheibe, der Wälzkörperkäfig und der Außenring somit in einer Richtung drehen können.
  • Es ist eine (nicht veranschaulichte) alternative Ausführungsform denkbar, bei der der äußere Laufring an dem Gehäuse befestigt ist und der innere Laufring als Antriebsglied für die Kupplung dient. Gemäß dieser Ausführungsform hat der innere Laufring die rampenförmigen Flächen auf seinem Außenprofil, und der Betätigungsarm drückt die Steuerscheibe gegen den inneren Laufring, um die Wälzkörperkäfigbaugruppe und die Kupplung zu verriegeln.
  • Zwar werden oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, jedoch ist nicht beabsichtigt, dass durch diese Ausführungsformen alle möglichen durch die Ansprüche erfassten Formen beschrieben werden. Die in der Beschreibung verwendeten Begriffe dienen nicht zum Einschränken, sondern nur zum Beschreiben, und es ist klar, dass daran verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesensgehalt und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Die Merkmale verschiedener Ausführungsformen können wie oben beschrieben miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht wurden. Zwar können verschiedene Ausführungsformen in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben worden sein, jedoch ist dem Fachmann einsichtig, dass ein oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften je nach der speziellen Anwendung und Implementierung verschlechtert sein können, um die erwünschten Eigenschaften des Gesamtsystems zu erreichen. Zu diesen Eigenschaften können gehören, ohne darauf beschränkt zu sein: Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Vermarktbarkeit, Aussehen, Aufmachung, Größe, Wartbarkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, leichte Montage usw. Soweit Ausführungsformen in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik als weniger wünschenswert beschrieben werden, sollen diese Ausführungsformen demgemäß nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung liegen und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (10)

  1. Schaltbare Freilaufkupplung, die umfasst: einen äußeren Laufring, der eine Innenfläche mit einer Vielzahl rampenförmiger Profile enthält; einen inneren Laufring; eine Steuerscheibe, die radial außerhalb des inneren Laufrings angeordnet und in einer axialen Richtung in Bezug auf den äußeren Laufring verschiebbar ist; eine Vielzahl Wälzkörper, die mit dem äußeren Laufring und dem inneren Laufring kontaktierbar sind; einen Wälzkörperkäfig, der so beschaffen ist, dass er die Vielzahl Wälzkörper positioniert und haltert, wobei der Wälzkörperkäfig drehfest mit der Steuerscheibe verbunden ist; und eine Betätigungsbaugruppe mit einem Betätigungsarm, der entlang einer Achse gleitfähig ist; wobei die schaltbare Freilaufkupplung zwischen einem ersten Modus, in dem der Betätigungsarm in einer ersten axialen Position ist und die Steuerscheibe frei drehbar ist, und einem zweiten Modus schaltbar ist, in dem der Betätigungsarm in einer zweiten axialen Position ist und die Steuerscheibe und eine Drehung des angebrachten Wälzkörperkäfigs verhindert.
  2. Schaltbare Freilaufkupplung nach Anspruch 1, wobei der innere Laufring und der äußere Laufring in dem ersten Modus in einer ersten Drehrichtung verriegelt sind und der innere Laufring und der äußere Laufring in dem zweiten Modus in der ersten Drehrichtung und einer zweiten Drehrichtung verriegelt sind.
  3. Schaltbare Freilaufkupplung nach Anspruch 1, wobei die Steuerscheibe eine Vielzahl Rasten enthält, die sich von dieser aus radial nach innen erstrecken und so beschaffen sind, dass sie in entsprechende Oberflächenmerkmale des Wälzkörperkäfigs eingreifen, um die Steuerscheibe mit dem Wälzkörperkäfig zu verbinden.
  4. Schaltbare Freilaufkupplung nach Anspruch 1, wobei der äußere Laufring in dem ersten Modus durch die entlang der rampenförmigen Profile rollenden Wälzkörper gehemmt ist, sich zu drehen.
  5. Schaltbare Freilaufkupplung nach Anspruch 1, wobei die Betätigungsbaugruppe einen mit dem Betätigungsarm verbundenen Kolben und einen Einlass zum Aufnehmen von Hydraulikflüssigkeit enthält, um den Kolben bei Beaufschlagen mit Druck entlang der Achse zu verschieben.
  6. Schaltbare Freilaufkupplung nach Anspruch 5, wobei eine Feder eine Vorspannung auf den Kolben ausübt, um den Betätigungsarm bei Fehlen des Hydraulikdrucks von der Steuerscheibe zu trennen.
  7. Schaltbare Freilaufkupplung nach Anspruch 5, wobei es sich bei dem Kolben um einen ersten Kolben handelt und die Betätigungsbaugruppe einen zweiten Kolben enthält und der Betätigungsarm zwischen dem ersten und dem zweiten Kolben eingeschlossen ist.
  8. Schaltbare Freilaufkupplung nach Anspruch 1, die ferner einen um den äußeren Laufring herum angeordneten Sprengring umfasst, wobei die Steuerscheibe in dem zweiten Modus durch Reibung zwischen dem Betätigungsarm und dem Sprengring gehaltert wird.
  9. Schaltbare Freilaufkupplung, die umfasst: einen ersten Laufring; einen zu dem ersten Laufring konzentrischen zweiten Laufring; eine Wälzkörperkäfigbaugruppe mit einer Vielzahl Wälzkörper, die radial zwischen dem ersten Laufring und dem zweiten Laufring angeordnet sind; eine Betätigungsbaugruppe mit einem Betätigungsarm, der in einer axialen Richtung verschiebbar ist; und eine mit der Wälzkörperkäfigbaugruppe verbundene Steuerscheibe, wobei die Steuerscheibe so beschaffen ist, dass sie sich aufgrund der axialen Verschiebung des Betätigungsarms in Bezug auf den ersten Laufring, den zweiten Laufring und die Wälzkörperkäfigbaugruppe entlang der axialen Richtung verschiebt, um den ersten Laufring selektiv mit dem zweiten Laufring zu verriegeln.
  10. Schaltbare Freilaufkupplung nach Anspruch 9, wobei der Betätigungsarm so beschaffen ist, dass er die Steuerscheibe zwischen einer ersten axialen Position, in der die Steuerscheibe um einen ersten Abstand axial von einer axialen Fläche des ersten Laufrings beabstandet ist, und einer zweiten Position verschiebt, in der eine Drehung der Steuerscheibe durch den Betätigungsarm verhindert wird, und die um einen zweiten Abstand, der kleiner als der erste Abstand ist, axial von der axialen Fläche beabstandet ist.
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