DE112018004859T5

DE112018004859T5 - Lager mit integrierter Keilarretierung

Info

Publication number: DE112018004859T5
Application number: DE112018004859.4T
Authority: DE
Inventors: Brian Lee
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2020-06-10
Also published as: US10514073B2; WO2019045874A1; US20190063510A1

Abstract

Eine Antriebsanordnung mit einer Keilkupplungsanordnung ist offenbart. Die Keilkupplungsanordnung umfasst einen ersten Käfig mit einer ersten Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen, die zumindest teilweise eine Vielzahl von sich verjüngenden Keiltaschen definieren. Eine Vielzahl von Keilen ist jeweils in einer jeweiligen der Vielzahl von Keiltaschen und in einer Umfangsnut eines Außenrings oder eines Innenrings angeordnet. Die Vielzahl von Keilen umfasst jeweils eine Rampenfläche, die einer entsprechenden einer Vielzahl von Rampen zugewandt ist, die im Außenring oder Innenring definiert sind. Eine Bewegung der ersten Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen in einer ersten axialen Richtung oder einer zweiten axialen Richtung treibt die Vielzahl von Keilen in Umfangsrichtung in Kontakt mit der Umfangsnut, so dass ein Eingangsantriebszahnrad einen Ausgang antreibt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der nicht vorläufigen US-Anmeldung Nr. 15/690,868 , eingereicht am 30. August 2017, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Antriebsanordnung und insbesondere auf eine Trennanordnung für eine Antriebsanordnung.
STAND DER TECHNIK
Trennkupplungen werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet. Beispielsweise sind Allradantriebs- (All-Wheel Drive, AWD) und Hybridfahrzeuge bekannte Anwendungen, die eine integrierte Achsentrennkupplung verwenden. Eine Lageranordnung ist typischerweise zwischen zwei rotierenden Wellen angeordnet, die dafür konfiguriert sind, miteinander verbunden und voneinander getrennt zu werden. Bestehende Trennanordnungen für Antriebsanordnungen erfordern typischerweise zusätzliche Komponenten oder erfordern zusätzlichen Platz.
Es wäre wünschenswert, eine Antriebsanordnung bereitzustellen, die sowohl effizient herzustellen als auch relativ kompakt ist und eine zuverlässige Trennanordnung bereitstellt.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Antriebsanordnung mit einer Keilkupplungsanordnung mit einer kompakten Konstruktion wird bereitgestellt. Die Antriebsanordnung umfasst ein Eingangsantriebszahnrad und ein Ausgangszahnrad, das dafür ausgelegt ist, durch das Eingangsantriebszahnrad selektiv angetrieben zu werden. Eine Lageranordnung umfasst einen Außenring am Eingangsantriebsrad, der eine äußere Laufbahn definiert, einen Innenring am Ausgang, der eine innere Laufbahn definiert, und eine Vielzahl von Wälzkörpern, die so gelagert sind, dass sie auf der äußeren Laufbahn und der inneren Laufbahn laufen. Ein erster des Außenrings oder des Innenrings weist eine Vielzahl von Rampen auf, und ein zweiter des Außenrings oder des Innenrings weist eine Umfangsnut auf. Eine Keilkupplungsanordnung umfasst einen ersten Käfig mit einer ersten Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen, die zumindest teilweise eine Vielzahl von sich verjüngenden Keiltaschen definieren. Eine Vielzahl von Keilen ist jeweils in einer jeweiligen der Vielzahl von Keiltaschen und in der Umfangsnut des zweiten des Außenrings oder des Innenrings angeordnet. Die Vielzahl von Keilen umfasst jeweils eine Rampenfläche, die einer entsprechenden der Vielzahl von Rampen zugewandt ist. Ein Stellglied ist dafür konfiguriert, den Käfig der Keilkupplungsanordnung in mindestens einer von einer ersten axialen Richtung und einer zweiten axialen Richtung axial zu bewegen. Eine Bewegung der ersten Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen in einer der ersten axialen Richtung oder der zweiten axialen Richtung treibt die Vielzahl von Keilen in Umfangsrichtung in Kontakt mit der Umfangsnut, so dass das Eingangsantriebszahnrad den Ausgang antreibt. Der erste Käfig umfasst eine zweite Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen mit einer Verjüngungsrichtung, die einer Verjüngungsrichtung der ersten Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen entgegengesetzt ist, und eine Bewegung in der anderen der ersten axialen Richtung oder der zweiten axialen Richtung treibt die Vielzahl von Keilen aus dem Kontakt mit der Umfangsnut heraus, so dass sich das Eingangsantriebszahnrad in Bezug auf den Ausgang frei dreht.
Bevorzugte Anordnungen mit einem oder mehreren Merkmalen der Erfindung sind nachstehend und in den Ansprüchen beschrieben.
Figurenliste
Die vorstehende Zusammenfassung sowie die folgende detaillierte Beschreibung werden am besten verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden.
In den Zeichnungen:

ist 1 eine perspektivische Teilquerschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer Antriebsanordnung gemäß einer Ausführungsform.
ist 2 eine Querschnittsansicht der Antriebsanordnung von 1.
ist 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht der Antriebsanordnung von 1 und 2.
ist 4 eine Explosionsansicht einer Lageranordnung und einer Keilkupplungsanordnung von 1 - 3.
ist 5 eine vergrößerte Vorderansicht der Keilkupplungsanordnung von 1 - 4.
ist 6 eine vergrößerte Draufsicht der Keilkupplungsanordnung von 1 - 5.
ist 7 eine Seitenansicht eines Käfigs für die Keilkupplungsanordnung von 1 - 6.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine bestimmte Terminologie wird in der folgenden Beschreibung nur der Einfachheit halber verwendet und ist nicht einschränkend. Die Wörter „innerer“, „äußerer“, „innerlicher“ und „äußerlicher“ beziehen sich auf Richtungen zu und weg von den Teilen, auf die in den Zeichnungen Bezug genommen wird. Ein Verweis auf eine Liste von Elementen, die als „mindestens eines von a, b oder c“ zitiert werden (wobei a, b und c die aufgelisteten Elemente darstellen), bedeutet jedes einzelne der Elemente a, b, c oder Kombinationen davon. Die Terminologie umfasst die oben speziell angegebenen Wörter, Derivate davon und Wörter von ähnlicher Bedeutung.
Wie in 1 - 7 gezeigt, ist eine Antriebsanordnung 10 dargestellt. Die Antriebsanordnung 10 umfasst ein Eingangsantriebszahnrad 20 und einen Ausgang 30, die dafür ausgelegt sind, durch das Eingangsantriebszahnrad 20 selektiv angetrieben zu werden. Der Ausgang 30 kann einen beliebigen Typ eines Ausgangselements umfassen, wie beispielsweise eine Welle, ein Gehäuse, einen Träger oder einen anderen bekannten Typ eines Ausgangselements. Zusätzlich kann das Eingangsantriebszahnrad 20 durch einen beliebigen Typ eines bekannten Eingangselements realisiert werden.
Die Antriebsanordnung 10 umfasst eine Lageranordnung 40, die zwischen dem Eingangsantriebszahnrad 20 und dem Ausgang 30 angeordnet ist. Die Lageranordnung 40 umfasst einen Außenring 42 am Eingangsantriebsrad 20, der eine äußere Laufbahn 44 definiert, und einen Innenring 46 am Ausgang 30, der eine innere Laufbahn 48 definiert. Der Außenring 42 und der Innenring 46 werden in einer Ausführungsform als erster Ring und zweiter Ring bezeichnet. Wie in 4 gezeigt, umfasst die Lageranordnung 40 eine Vielzahl von Wälzkörpern 50, die so gelagert sind, dass sie auf der äußeren Laufbahn 44 und der inneren Laufbahn 48 laufen. Die Wälzkörper 50 sind als kugelförmige Wälzkörper dargestellt, aber Fachleute werden aus der vorliegenden Offenbarung erkennen, dass alternative Arten von Wälzkörpern verwendet werden können. In einer Ausführungsform trägt ein Käfig 51 die Vielzahl von Wälzkörpern 50. Ein erster des Außenrings 42 oder des Innenrings 46 weist eine Vielzahl von Rampen 52 auf, und ein zweiter des Außenrings 42 oder des Innenrings 46 weist eine Umfangsnut 54 auf.
Wie in 4 - 6 gezeigt, umfasst eine Keilkupplungsanordnung 60 Folgendes: einen ersten Käfig 62 (deutlicher in 7 gezeigt) mit einem ersten radialen Flansch 64, einem zweiten radialen Flansch 66 und einer ersten Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen 68, die sich dazwischen erstrecken, um wenigstens teilweise eine Vielzahl von sich verjüngenden Keiltaschen 70 zu definieren. In einer Ausführungsform erstrecken sich der erste radiale Flansch 64 und der zweite radiale Flansch 66 beide radial nach außen. Eine Vielzahl von Keilen 72 ist jeweils in einer jeweiligen der Vielzahl von Keiltaschen 70 und in der Umfangsnut 54 des zweiten des Außenrings 42 oder des Innenrings 46 angeordnet. Die Vielzahl von Keilen 72 umfasst jeweils eine Rampenfläche 74, die einer entsprechenden der Vielzahl von Rampen 52 zugewandt ist. Die Vielzahl von Rampen 52 definiert jeweils ein erstes Profil, und die Rampenflächen 74 der Vielzahl von Keilen 72 definieren jeweils ein zweites Profil, das zu dem ersten Profil komplementär ist. In einer Ausführungsform ist der erste des Außenrings 42 oder des Innenrings 46 mit der Vielzahl von Rampen 52 der Außenring 42 und der zweite des Außenrings 42 oder des Innenrings 46 mit der Umfangsnut 54 ist der Innenring 46. Fachleute werden aus der vorliegenden Offenbarung erkennen, dass diese Konfiguration umgekehrt werden kann.
In einer Ausführungsform ist eine Stellgliedanordnung 80 konfiguriert, um den Käfig 62 in mindestens einer von einer ersten axialen Richtung oder einer zweiten axialen Richtung axial zu bewegen. In einer Ausführungsform ist ein Vorspannelement 82 konfiguriert, um den Käfig 62 in der zweiten axialen Richtung axial zu bewegen. In einer Ausführungsform ist das Vorspannelement 82 eine Schraubenfeder. Fachleute werden aus der vorliegenden Offenbarung erkennen, dass alternative Arten von Vorspannelementen verwendet werden können, wie beispielsweise eine Blattfeder. Die Stellgliedanordnung 80 greift selektiv in den ersten Käfig 62 der Keilkupplungsanordnung 60 ein, um den ersten Käfig 62 in einer ersten Richtung axial zu bewegen, und das Vorspannelement 82 bewegt den ersten Käfig 62 axial in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Eine Bewegung der ersten Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen 68 in einer der ersten Richtung oder der zweiten Richtung treibt die Vielzahl von Keilen 72 in Umfangsrichtung in Kontakt mit der Umfangsnut 54 an, so dass das Eingangsantriebszahnrad 20 den Ausgang 30 antreibt. In einer Ausführungsform gleitet die axiale Bewegung der Querstangen 68 die Keile 72 entlang der zugeordneten Rampen 52 und in Umfangsrichtung und die Keile 72 werden in Bezug auf die Umfangsnut 54 radial nach innen oder außen getrieben, so dass die Keile 72 selektiv in Kontakt mit der Umfangsnut 54 getrieben werden.
In einer Ausführungsform umfasst der erste Käfig 62 eine zweite Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen 69 mit einer Verjüngungsrichtung entgegengesetzt zu einer Verjüngungsrichtung der ersten Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen 68 und eine Bewegung in die andere der ersten Richtung oder der zweiten Richtung treibt die Vielzahl von Keilen 72 aus dem Kontakt mit der Umfangsnut 54 heraus, so dass sich das Eingangsantriebszahnrad 20 in Bezug auf den Ausgang 30 frei dreht. Diese Anordnung stellt eine kompakte Trennung zwischen dem Eingangsantriebszahnrad 20 und dem Ausgang 30 bereit, die in die Lageranordnung 40 integriert ist. Fachleute werden aus der vorliegenden Offenbarung erkennen, dass die Konfiguration von Unterkomponenten der Keilkupplungsanordnung 60, z. B. die Form und die Verjüngung des ersten Käfigs 62 und der Vielzahl von Keilen 72, modifiziert werden kann.
In einer Ausführungsform ist die Stellgliedanordnung 80 als eine Platte gebildet, die einen sich radial erstreckenden Körper 85 und einen sich axial erstreckenden Haken 81 umfasst, der dafür konfiguriert ist, mit dem ersten radialen Flansch 64 des Käfigs 62 in Eingriff zu kommen. Der sich axial erstreckende Haken 81 ist in 2 und 3 gezeigt. Fachleute werden erkennen, dass andere Konfigurationen für die Stellgliedanordnung 80 verwendet werden können. Ein sich axial erstreckender Stützflansch 87 ist von dem sich radial erstreckenden Körper 85 radial nach innen positioniert und stützt sich gegen den Ausgang 30 ab. Ein generisches Stellglied 83 ist in 2 und 3 dargestellt. In einer Ausführungsform ist das Stellglied 83 ein elektromagnetisches Stellglied oder ein hydraulisches Stellglied. Fachleute werden aus der vorliegenden Offenbarung erkennen, dass alternative Formen von Stellglieden verwendet werden können.
In einer Ausführungsform ist ein Haltering 84 vorgesehen, der den Außenring 42 und den Innenring 46 hält. Der Außenring 42 ist zwischen einer ersten Schulter 86, die an dem Eingangsantriebszahnrad 20 definiert ist, und dem Haltering 84 angebracht, und der Innenring 46 ist zwischen einer zweiten Schulter 88, die an dem Ausgang 30 definiert ist, und dem Haltering 84 angebracht. Fachleute werden aus der vorliegenden Offenbarung erkennen, dass alternative Konfigurationen zum Halten des Außenrings 42 und des Innenrings 46 verwendet werden können.
Nachdem somit verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Antriebsanordnung im Detail beschrieben wurden, versteht es sich und ist es für Fachleute offensichtlich, dass viele Änderungen, von denen nur einige in der obigen ausführlichen Beschreibung beispielhaft aufgeführt sind, an der Antriebsanordnung vorgenommen werden könnten, ohne die darin verkörperten erfinderischen Konzepte und Prinzipien zu ändern. Die vorliegenden Ausführungsformen sind daher in jeder Hinsicht als veranschaulichend und nicht einschränkend anzusehen, wobei der Schutzumfang der Erfindung eher durch die beigefügten Ansprüche als durch die vorstehende Beschreibung angegeben wird und alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sind daher darin eingeschlossen.
Bezugszeichenliste

10: Antriebsanordnung
20: Eingangsantriebsrad
32: Ausgang
40: Lageranordnung
42: Außenring
44: Äußere Laufbahn
46: Innenring
48: Innere Laufbahn
50: Vielzahl von Wälzkörpern
51: Käfig
52: Vielzahl von Rampen
54: Umfangsnut
60: Keilkupplungsanordnung
62: Käfig
64: Erster radialer Flansch
66: Zweiter radialer Flansch
68: Erste Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen
70: Vielzahl von sich verjüngenden Keiltaschen
72: Vielzahl von Keilen
74: Rampenfläche
80: Stellgliedanordnung
81: Axial verlaufender Haken
82: Vorspannelement
83: Stellglied
84: Haltering
85: Radial verlaufender Körper
86: Erste Schulter
87: Axial verlaufender Stützflansch
88: Zweite Schulter

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.
Zitierte Patentliteratur

US 15690868 [0001]

Claims

Lageranordnung, die Folgendes umfasst: einen ersten Ring, der eine erste Laufbahn definiert und eine Vielzahl von Rampen umfasst; einen zweiten Ring, der eine zweite Laufbahn definiert und eine Umfangsnut umfasst; eine Vielzahl von Wälzkörpern, die dafür gelagert sind, auf der ersten Laufbahn und der zweiten Laufbahn zu laufen; und eine Vielzahl von Keilen, die jeweils in der Umfangsnut angeordnet sind und eine Rampenfläche aufweisen, die einer entsprechenden der Vielzahl von Rampen zugewandt ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, die ferner einen ersten Käfig mit einer ersten Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen umfasst, die zumindest teilweise eine Vielzahl von sich verjüngenden Keiltaschen definieren, wobei die Vielzahl von Keilen jeweils in einer jeweiligen der Vielzahl von Keiltaschen angeordnet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 2, die ferner einen Stellglied umfasst, das dafür konfiguriert ist, den ersten Käfig wahlweise in eine erste axiale Richtung oder/und eine zweite axiale Richtung zu bewegen, wobei eine Bewegung der ersten Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen in einer der ersten axialen Richtung oder der zweiten axialen Richtung die Vielzahl von Keilen in Umfangsrichtung in Kontakt mit der Umfangsnut treibt.
Antriebsanordnung, die Folgendes umfasst: ein Eingangsantriebszahnrad; einen Ausgang, der dafür ausgelegt ist, durch das Eingangsantriebszahnrad selektiv angetrieben zu werden; und die Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei ein erster des ersten Rings oder des zweiten Rings am Eingangsantriebszahnrad angeordnet ist und ein zweiter des ersten Rings oder des zweiten Rings am Ausgang angeordnet ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 4, die ferner Folgendes umfasst: einen ersten Käfig mit einer ersten Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen, die zumindest teilweise eine Vielzahl von sich verjüngenden Keiltaschen definieren, wobei die Vielzahl von Keilen jeweils in einer jeweiligen der Vielzahl von Keiltaschen angeordnet sind; und ein Stellglied, das dafür konfiguriert ist, den ersten Käfig selektiv in eine erste axiale Richtung und/oder eine zweite axiale Richtung zu bewegen, wobei eine Bewegung der ersten Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen in einer der ersten axialen Richtung oder der zweiten axialen Richtung die Vielzahl von Keilen in Umfangsrichtung in Kontakt mit der Umfangsnut treibt, so dass das Eingangsantriebszahnrad den Ausgang antreibt.
Antriebsanordnung, die Folgendes umfasst: ein Eingangsantriebszahnrad; einen Ausgang, der dafür ausgelegt ist, durch das Eingangsantriebszahnrad selektiv angetrieben zu werden; eine Lageranordnung, die Folgendes umfasst: einen Außenring am Eingangsantriebsrad, der eine äußere Laufbahn definiert, einen Innenring am Ausgang, der eine innere Laufbahn definiert, und eine Vielzahl von Wälzkörpern, die so gelagert sind, dass sie auf der äußeren Laufbahn und der inneren Laufbahn laufen, wobei ein erster des Außenrings oder des Innenrings eine Vielzahl von Rampen aufweist, und ein zweiter des Außenrings oder des Innenrings eine Umfangsnut aufweist; wobei eine Keilkupplungsanordnung einen ersten Käfig mit einer ersten Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen umfasst, die zumindest teilweise eine Vielzahl von sich verjüngenden Keiltaschen definieren, wobei eine Vielzahl von Keilen jeweils in einer jeweiligen der Vielzahl von Keiltaschen und in der Umfangsnut des zweiten des Außenrings oder des Innenrings angeordnet ist, wobei die Vielzahl von Keilen jeweils eine Rampenfläche umfasst, die einer entsprechenden der Vielzahl von Rampen zugewandt ist; und ein Stellglied, das dafür konfiguriert ist, den ersten Käfig selektiv in eine erste axiale Richtung und/oder eine zweite axiale Richtung zu bewegen; wobei eine Bewegung der ersten Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen in einer der ersten axialen Richtung oder der zweiten axialen Richtung die Vielzahl von Keilen in Umfangsrichtung in Kontakt mit der Umfangsnut treibt, so dass das Eingangsantriebszahnrad den Ausgang antreibt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 6, die ferner ein Vorspannelement umfasst, das dafür konfiguriert ist, den Käfig in der zweiten axialen Richtung zu bewegen.
Antriebsbaugruppe nach Anspruch 6, wobei der erste Käfig eine zweite Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen mit einer Verjüngung aufweist, die einer Verjüngung der ersten Vielzahl von sich verjüngenden Querstangen entgegengesetzt ist, und eine Bewegung in der anderen der ersten axialen Richtung oder der zweiten axialen Richtung die Vielzahl von Keilen aus dem Kontakt mit der Umfangsnut heraustreibt, so dass sich das Eingangsantriebszahnrad in Bezug auf den Ausgang frei dreht.
Antriebsanordnung nach Anspruch 6, wobei die Vielzahl von Rampen jeweils ein erstes Profil definiert und die abgeschrägten Oberflächen der Vielzahl von Keilen jeweils ein zweites Profil definieren, das zu dem ersten Profil komplementär ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 6, wobei der erste des Außenrings oder des Innenrings mit der Vielzahl von Rampen der Außenring ist und der zweite des Außenrings oder des Innenrings mit der Umfangsnut der Innenring ist.