DE112020001716T5

DE112020001716T5 - Rotierende e-kupplungsanordnung zur bereitstellung von vier betriebsmodi

Info

Publication number: DE112020001716T5
Application number: DE112020001716.8T
Authority: DE
Inventors: David Gelfand; Adrian Cioc
Original assignee: Magna Powertrain Inc; Magna Powertrain of America Inc
Current assignee: MAGNA POWERTRAIN INC., CA
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2021-12-23
Also published as: CN113661339A; CN113661339B; WO2020198860A1; US11519468B2; US20220163073A1

Abstract

Eine bidirektionale Kupplungsanordnung ist mit einem Paar seitlich beabstandeter, wählbarer Einwegkupplungen, die in einer kompakten Anordnung konfiguriert sind, ausgestattet. Die bidirektionale Kupplungsanordnung stellt einen SPERREN-SPERREN-Modus her, wenn beide SOWCs [„selectable one-way clutches“] nicht betätigt sind, stellt einen FREILAUF-Modus her, wenn beide SOWCs betätigt sind, und stellt ein Paar von SPERREN-RATSCHEN-Modi her, wenn eine SOWC betätigt ist und die andere nicht betätigt ist. Spulen der SOWCs werden erregt, um einen Aktuator in Richtung aktiver Streben eines Außenlaufrings zu verschieben. Der Aktuator ist drehfest mit dem Außenlaufring verbunden. Die aktiven Streben sind in Richtung der ausgefahrenen Stellung vorgespannt, und der Aktuator ist in Richtung der nicht betätigten Stellung vorgespannt. Der Aktuator weist ein Strebeneingriffsmerkmal auf, das an den aktiven Streben anliegt und eine Schwenkbewegung der aktiven Streben in die nicht ausgefahrene Stellung bewirkt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der zuvor eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/827,235 , die am 1. April 2019 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hiermit in vollem Umfang aufgenommen wird.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft den Einsatz einer oder mehrerer SOWC-Vorrichtungen in einer bidirektionalen Kupplungsanordnung, die für den Einsatz in Kraftfahrzeug-Antriebsstranganwendungen dazu eingerichtet ist, ein Trennmerkmal bereitzustellen - insbesondere wenn sie in elektrischen Antriebsachsen und/oder elektrischen Transaxies, sowie wenn sie in Antriebsachsaggregaten eingebaut ist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung bereit, die nicht unbedingt zum Stand der Technik gehören.
Getriebe stellen eine Mehrzahl von Vorwärts- und Rückwärts-Drehzahlverhältnissen bzw. -Übersetzungsverhältnissen bereit, indem eine oder mehrere Kupplungen und/oder Bremsen selektiv betätigt werden, um zum Zuführen von Antriebskraft (d.h. Antriebsdrehmoment) von einem Antriebsstrang zu einem Triebstrang in einem Kraftfahrzeug zwischen einem Getriebeeingang und einem Getriebeausgang eine drehmomentübertragende Antriebsverbindung herzustellen. Eine in Getrieben weit verbreitete Art von Bremse oder Kupplung ist eine Überholkupplungsvorrichtung, die gemeinhin als Einwegkupplung (OWC, „one-way clutch“) bezeichnet wird, und die überholt, wenn sich einer ihrer Laufringe (in radialer Kupplungskonfiguration) oder eine ihrer Antriebsscheiben (in axialer Kupplungskonfiguration) relativ zu dem anderen Laufring bzw. zu der anderen Antriebsscheibe in einer ersten Richtung (d.h. im Freilauf) dreht und in einer zweiten Richtung (d.h. in einer Sperrrichtung) einrastet oder verriegelt. Solche herkömmlichen Einwegkupplungen bieten keine unabhängige Kontrolle über ihre Betriebsmodi, d.h. ob sie in beiden Richtungen sperren oder freilaufen, und werden allgemein als passive Einwegkupplungen bezeichnet. Somit stellen einfache Einwegkupplungen in einer Drehrichtung einen „SPERREN“-Modus bereit und in der entgegengesetzten Richtung, in Abhängigkeit von der Richtung, in welcher das Antriebsdrehmoment auf den Antriebsring oder die Antriebsplatte aufgebracht wird, einen „Freilauf“-Modus.
In modernen Getrieben gibt es jedoch Anforderungen, bei denen eine „steuerbare“ Überholkupplungsvorrichtung, die üblicherweise als eine wählbare Einwegkupplung (SOWC, „selectable one-way clutch“) bezeichnet wird, selektiv gesteuert werden kann, um zusätzliche Funktionsmodi bereitzustellen. Insbesondere kann eine schaltbare Einwegkupplung außerdem einen Freilauf-Modus in beiden Drehrichtungen bereitstellen, bis ein Befehlssignal (z.B. von der Getriebesteuerung) bewirkt, dass ein kraftbetriebener Aktuator die Kupplungsvorrichtung in ihren Sperrmodus schaltet. Somit kann eine wählbare Einwegkupplung geeignet sein, in einer oder in beiden Drehrichtungen eine Antriebsverbindung zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement bereitzustellen, und sie kann außerdem in einer oder in beiden Richtungen im Freilauf betrieben werden. Bei modernen Getrieben ist außerdem bekannt, eine passive Einwegkupplung und eine wählbare Einwegkupplung oder ein Paar von wählbaren Einwegkupplungen in eine kombinierte Kupplungsvorrichtung, die üblicherweise als eine bidirektionale Kupplungsanordnung bezeichnet wird, zu integrieren.
Neben herkömmlichen Kraftfahrzeuggetrieben richten sich gegenwärtig erhebliche Entwicklungstägigkeiten auf Hybrid-/Elektro-Transaxles und Achsen, die geeignet sind, das Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmodus zu versehen. Bei solchen Vorrichtungen wird eine mechanische Kopplungsvorrichtung verwendet, um einen Elektromotor selektiv von einem Getriebezug zu trennen, um ein unnötiges Schleppmoment zu verhindern, wenn der elektrische Antriebsmodus nicht ausgewählt ist, und um umgekehrt den Elektromotor antriebsmäßig mit dem Getriebezug zu verbinden, wenn der elektrische Antriebsmodus ausgewählt ist. Gegenwärtig sind diese mechanischen Kupplungsvorrichtungen, die üblicherweise als „Trennkupplungen“ bezeichnet werden, als formschlüssige Klauenkupplungen ausgestaltet und sind lediglich geeignet, eine EIN/AUS-Funktionalität bereitzustellen. Derartige Trennkupplungen des Klauentyps weisen üblicherweise hohe Spielwinkel auf, erfordern sehr hohe Lösekräfte zum Ausrücken und ermöglichen kein Ratschverhalten (d.h. Einweg-Freilauf), um einen unidirektionalen Schubbetrieb zu ermöglichen.
In Anbetracht der obigen Ausführungen besteht ein Bedarf, fortgesetzt neue und verbesserte Freilaufkupplungsvorrichtungen, die den Stand der Technik voranbringen und eine verbesserte Funktionalität bereitstellen, zu entwickeln. Insbesondere besteht ein Bedarf, Freilaufkupplungen zu entwickeln, die in Hybrid-/Elektro-Achsen und -Transaxles als Alternative zu herkömmlichen Trennkupplungen des Klauentyps eingesetzt werden können.
KURZDARSTELLUNG
Es ist ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung, eine bidirektionale Kupplungsanordnung zum selektiven Verbinden und Trennen von Antriebs- und Abtriebswellen bereitzustellen.
Es ist ein Aspekt, eine bidirektionale Kupplung, wenn diese in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang installiert ist, als ein Trennmerkmal in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang bereitzustellen.
Es ist ein verwandter Aspekt der vorliegenden Offenbarung, die bidirektionale Kupplung als eine Achstrennkupplung auszubilden, um das Trennmerkmal in einer Antriebsachsenanordnung von AWD/4WD-Fahrzeugen bereitzustellen.
Es ist ein weiterer verwandter Aspekt, die bidirektionale Kupplung als Motortrennkupplung auszubilden, um das Trennmerkmal in einem elektrischen Transaxle und/oder einer elektrischen Antriebsachse bereitzustellen, um den Elektromotor selektiv mit dem Getriebezug zu verbinden bzw. von diesem zu trennen.
Es ist ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung, ein Paar von SOWCs in einer bidirektionalen Kupplungsanordnung zu installieren, um vier eindeutige Betriebsmodi bereitzustellen - einschließlich eines SPERREN-SPERREN-Modus, eines FREILAUF-Modus, eines SPERREN-RATSCHEN-Modus und eines RATSCHEN-SPERREN-Modus.
Gemäß diesen und anderen Aspekten wird eine bidirektionale Kupplungsanordnung für den Einsatz in Kraftfahrzeugen bereitgestellt, um ein rotierendes Trennmerkmal zwischen einem Paar von Drehkomponenten bereitzustellen. Insbesondere beinhaltet die bidirektionale Kupplungsanordnung: ein Drehantriebselement; ein Drehabtriebselement; einen Außenlaufring, der mit einem der Antriebs- und Abtriebselemente drehfest verbunden ist und eine erste und eine zweite Strebentasche definiert; einen Innenlaufring, der mit dem anderen der Antriebs- und Abtriebselemente drehfest verbunden ist und Ratschenzähne definiert; eine erste SOWC die eine erste, an einem ortsfesten Element fixierte Spuleneinheit, aufweist, eine erste aktive Strebe, die in der ersten Strebentasche für eine Schwenkbewegung zwischen einer nicht ausgefahrenen Stellung, in der sie nicht mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, und einer ausgefahrenen Stellung, in der sie mit den ersten Ratschenzähnen in Eingriff steht, gelagert ist, mindestens einen Abschnitt eines ersten Ankers, der drehfest mit dem Außenlaufring verbunden ist und in Reaktion auf die Erregung der ersten Spuleneinheit zwischen einer nicht betätigten Stellung und einer betätigten Stellung axial beweglich ist, und ein erstes Strebeneingriffsmerkmal, das sich von dem ersten Anker erstreckt und dazu eingerichtet ist, die erste aktive Strebe in Reaktion auf die Bewegung des ersten Ankers aus seiner nicht betätigten Stellung in seine betätigte Stellung aus ihrer ausgefahrenen Stellung in ihre nicht ausgefahrene Stellung zu bewegen; und eine zweite SOWC, die eine zweite, an einem ortsfesten Element fixierte Spuleneinheit, aufweist, eine zweite aktive Strebe, die in der zweiten Strebentasche für eine Schwenkbewegung zwischen einer nicht ausgefahrenen Stellung, in der sie nicht mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, und einer ausgefahrenen Stellung, in der sie mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, gelagert ist, mindestens einen Abschnitt eines zweiten Ankers, der mit dem Außenlaufring drehfest verbunden ist und in Reaktion auf die Erregung der zweiten Spuleneinheit zwischen einer nicht betätigten Stellung und einer betätigten Stellung axial beweglich ist, und ein zweites Strebeneingriffsmerkmal, das sich von dem zweiten Anker erstreckt und dazu eingerichtet ist, die zweite aktive Strebe in Reaktion auf die Bewegung des zweiten Ankers aus seiner nicht betätigten Stellung in seine betätigte Stellung aus ihrer ausgefahrenen Stellung in ihre nicht ausgefahrene Stellung zu bewegen.
Die bidirektionale Kupplungsanordnung der vorliegenden Offenbarung ist so ausgestaltet, dass die erste Strebentasche in einer ersten Stirnfläche des Außenlaufrings ausgebildet ist und die zweite Strebentasche in einer zweiten Stirnfläche des Außenlaufrings ausgebildet ist. Darüber hinaus sind die Ratschenzähne an einem Kupplungsring ausgebildet, der sich von dem Innenlaufring aus erstreckt. Der Kupplungsring kann zwei Segmente und zwei Sätze von Ratschenzähnen aufweisen. Somit ist die erste aktive Strebe in der ersten Strebentasche für eine Schwenkbewegung entlang einer ersten Wirkungslinie, die mit dem Kupplungsring ausgerichtet ist, gelagert, während die zweite aktive Strebe in der zweiten Strebentasche für eine Schwenkbewegung entlang einer zweiten Wirkungslinie, die mit dem Kupplungsring ausgerichtet ist, gelagert ist.
Die bidirektionale Kupplungsanordnung der vorliegenden Offenbarung ist in dem SPERREN-SPERREN-Modus betreibbar, wenn sowohl die erste als auch die zweite Spuleneinheit in einem nicht erregten Zustand sind, und ist in dem FREILAUF-Modus betreibbar, wenn sowohl die erste als auch die zweite Spuleneinheit in einem erregten Zustand sind. Der SPERREN-RATSCHEN-Modus wird hergestellt, wenn die erste Spuleneinheit in ihrem nicht erregten Zustand und die zweite Spuleneinheit in ihrem erregten Zustand ist. Der RATSCHEN-SPERREN-Modus wird schließlich hergestellt, wenn die erste Spuleneinheit in ihrem erregten Zustand ist und die zweite Spuleneinheit in ihrem nicht erregten Zustand ist.
Gemäß einem Aspekt beinhaltet die erste SOWC ferner eine erste Strebenfeder, die in einer ersten, in dem Außenlaufring ausgebildeten Federtasche gelagert ist, und die betreibbar ist, die erste aktive Strebe normalerweise in Richtung ihrer ausgefahrenen Stellung vorzuspannen, und wobei die zweite SOWC ferner eine zweite Strebenfeder beinhaltet, die in einer zweiten, in dem Außenlaufring ausgebildeten Federtasche gelagert ist, und die betreibbar ist, die zweite aktive Strebe normalerweise in Richtung ihrer ausgefahrenen Stellung vorzuspannen.
Gemäß einem Aspekt ist die erste Strebentasche in einer ersten Stirnfläche des Außenlaufrings ausgebildet und die zweite Strebentasche ist in einer zweiten Stirnfläche des Außenlaufrings ausgebildet, und wobei die Ratschenzähne erste Ratschenzähne beinhalten, die an einem ersten Kupplungsringsegment des Innenlaufrings ausgebildet sind, und zweite Ratschenzähne beinhalten, die an einem zweiten Kupplungsringsegment des Innenlaufrings ausgebildet sind.
Gemäß einem Aspekt beinhaltet der erste Anker einen ersten Basisabschnitt und eine erste Aktuatorplatte, und der zweite Anker einen beinhaltet einen zweiten Basisabschnitt und eine zweite Aktuatorplatte, wobei die erste und die zweite Aktuatorplatte die Abschnitte des ersten und des zweiten Ankers sind, die mit dem Außenlaufring drehfest verbunden sind, und der erste und der zweite Basisabschnitt relativ zu der ersten und der zweiten Spuleneinheit fixiert sind.
Gemäß einem Aspekt ist eine erste Kopplungsschnittstelle zwischen dem Außenlaufring und einem oder mehreren Ansätzen der ersten Aktuatorplatte eingerichtet, um die erste Aktuatorplatte zur Drehung mit dem Außenlaufring zu koppeln, während eine bidirektionale Axialbewegung der ersten Aktuatorplatte relativ zu dem Außenlaufring zwischen ihrer nicht betätigten und ihrer betätigten Stellung ermöglicht wird, und wobei eine erste Anker-Vorspannanordnung dazu betreibbar ist, die erste Aktuatorplatte normalerweise in Richtung ihrer nicht betätigten Stellung vorzuspannen, und wobei eine zweite Kopplungsschnittstelle zwischen dem Außenlaufring und einer oder mehreren Ansätzen der zweiten Aktuatorplatte eingerichtet ist, um die zweite Aktuatorplatte zur Drehung mit dem Außenlaufring zu koppeln, während eine bidirektionale Axialbewegung der zweiten Aktuatorplatte relativ zu dem Außenlaufring zwischen ihrer nicht betätigten und betätigten Stellung zugelassen wird, und wobei eine zweite Anker-Vorspannanordnung dazu betreibbar ist, die zweite Aktuatorplatte normalerweise in Richtung ihrer nicht betätigten Stellung vorzuspannen.
Gemäß einem Aspekt ist die erste Spuleneinheit so ausgerichtet, dass sie die erste Aktuatorplatte umgibt, und wobei die zweite Spuleneinheit so ausgerichtet ist, dass sie die zweite Aktuatorplatte umgibt.
Gemäß einem Aspekt beinhaltet der erste und der zweite Basisabschnitt jeweils einen magnetischen Abschnitt und einen nicht magnetischen Abschnitt.
Gemäß einem Aspekt ist die Kupplungsanordnung dazu eingerichtet, eine Trennkupplung zwischen einem Elektromotor, der das Antriebselement antreibt, und einem Getriebezug, der durch das Abtriebselement angetrieben wird, bereitzustellen. Gemäß einem Aspekt sind der Elektromotor und der Getriebezug Teil eines elektrischen Transaxle oder einer elektrischen Antriebsachse.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine bidirektionale Kupplungsanordnung bereitgestellt, die Folgendes beinhaltet: ein erstes Drehelement; ein zweites Drehelement; einen Innenlaufring, der drehfest mit dem ersten Drehelement verbunden ist und Ratschenzähne definiert; einen Außenlaufring, der drehfest mit dem zweiten Drehelement verbunden ist; eine erste auswählbare Einwegkupplung (SOWC), die eine erste, an einem ortsfesten Element fixierte Spuleneinheit aufweist, eine erste aktive Strebe, die an dem Außenlaufring angebracht ist und für eine Schwenkbewegung zwischen einer nicht ausgefahrenen Stellung, in der sie nicht mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, und einer ausgefahrenen Stellung, in der sie mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, gelagert ist, und einen axial verschiebbaren ersten Aktuator, der drehfest mit dem Außenlaufring verbunden ist und in Reaktion auf die Erregung der ersten Spuleneinheit zwischen einer nicht betätigten Stellung und einer betätigten Stellung axial beweglich ist, und ein erstes Strebeneingriffsmerkmal, das sich von dem ersten Aktuator erstreckt und dazu eingerichtet ist, die erste aktive Strebe in Reaktion auf die Bewegung des ersten Aktuators aus seiner nicht betätigten Stellung in seine betätigte Stellung aus ihrer ausgefahrenen Stellung in ihre nicht ausgefahrene Stellung zu bewegen; und eine zweite auswählbare Einwegkupplung (SOWC) die eine zweite, an einem ortsfesten Element fixierte Spuleneinheit, aufweist, eine zweite aktive Strebe, die an dem Außenlaufring angebracht ist und für eine Schwenkbewegung zwischen einer nicht ausgefahrenen Stellung, in der sie nicht mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, und einer ausgefahrenen Stellung, in der sie mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, gelagert ist, und einen axial verschiebbaren zweiten Aktuator, der drehfest mit dem Außenlaufring verbunden ist und in Reaktion auf die Erregung der zweiten Spuleneinheit zwischen einer nicht betätigten Stellung und einer betätigten Stellung axial beweglich ist, und ein zweites Strebeneingriffsmerkmal, das sich von dem zweiten Aktuator erstreckt und dazu eingerichtet ist, die zweite aktive Strebe in Reaktion auf die Bewegung des zweiten Aktuators aus seiner nicht betätigten Stellung in seine betätigte Stellung aus ihrer ausgefahrenen Stellung in ihre nicht ausgefahrene Stellung zu bewegen.
Gemäß einem Aspekt ist der erste Aktuator eine erste Aktuatorplatte, wobei die erste Aktuatorplatte innerhalb eines ersten Basisabschnitts angeordnet ist, wobei der erste Basisabschnitt relativ zu der ersten Spuleneinheit fixiert ist, und die erste Aktuatorplatte relativ zu dem ersten Basisabschnitt drehbar ist, und wobei der zweite Aktuator eine zweite Aktuatorplatte ist, wobei die zweite Aktuatorplatte innerhalb eines zweiten Basisabschnitts angeordnet ist, wobei der zweite Basisabschnitt relativ zu der zweiten Spuleneinheit fixiert ist, und die zweite Aktuatorplatte relativ zu dem zweiten Basisabschnitt drehbar ist.
Gemäß einem Aspekt sind das erste und das zweite Eingriffsmerkmal als ein Dübel ausgebildet und die erste und die zweite aktive Strebe beinhalten eine Rampenfläche, wobei der Dübel sich axial bewegt und an der Rampenfläche anliegt, um die erste oder die zweite aktive Strebe in die nicht ausgefahrene Stellung zu bewegen.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Steuern einer bidirektionalen Kupplungsanordnung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: Drehen eines ersten Drehelements; selektives Übertragen eines Drehmoments von dem ersten Drehelement auf ein zweites Drehelement; wobei ein Innenlaufring mit dem ersten Drehelement drehfest verbunden ist und Ratschenzähne definiert; wobei ein Außenlaufring mit dem zweiten Drehelement drehfest verbunden ist; Erregen einer ersten Spuleneinheit, die an einem ortsfesten Element fixiert ist; in Reaktion auf eine Erregung der ersten Spuleneinheit, axiales Verschieben eines ersten Aktuators, der drehfest mit dem Außenlaufring verbunden ist, zwischen einer nicht betätigten Stellung und einer betätigten Stellung, wobei der erste Aktuator ein erstes Strebeneingriffsmerkmal aufweist, das von diesem hervorsteht; in Reaktion auf das Verschieben des ersten Aktuators in die betätigte Stellung, Inkontaktbringen einer ersten aktiven Strebe mit dem ersten Strebeneingriffsmerkmal, wobei die erste aktive Strebe an dem Außenlaufring angebracht ist und für eine Schwenkbewegung zwischen einer nicht ausgefahrenen Stellung, in der sie nicht mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, und einer ausgefahrenen Stellung, in der sie mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, gelagert ist; in Reaktion auf das Inkontaktbringen der ersten Strebe mit dem ersten Strebeneingriffsmerkmal, Verschwenken der ersten aktiven Strebe aus ihrer ausgefahrenen Stellung in ihre nicht ausgefahrene Stellung; Erregen einer zweiten Spuleneinheit, die an einem ortsfesten Element fixiert ist; in Reaktion auf eine Erregung der zweiten Spuleneinheit, axiales Verschieben eines zweiten Aktuators, der drehfest mit dem Außenlaufring verbunden ist, zwischen einer nicht betätigten Stellung und einer betätigten Stellung, wobei der zweite Aktuator ein zweites Strebeneingriffsmerkmal aufweist, das von diesem hervorsteht; in Reaktion auf das Verschieben des zweiten Aktuators in die betätigte Stellung, Inkontaktbringen einer zweiten aktiven Strebe mit dem zweiten Strebeneingriffsmerkmal, wobei die zweite aktive Strebe an dem Außenlaufring angebracht ist und für eine Schwenkbewegung zwischen einer nicht ausgefahrenen Stellung, in der sie nicht mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, und einer ausgefahrenen Stellung, in der sie mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, gelagert ist; in Reaktion auf das Inkontaktbringen der zweiten Strebe mit dem zweiten Strebeneingriffsmerkmal, Verschwenken der zweiten aktiven Strebe aus ihrer ausgefahrenen Stellung in ihre nicht ausgefahrene Stellung; wobei das erste und das zweite Drehelement drehentkoppelt sind, wenn die erste und die zweite aktive Strebe in der nicht ausgefahrenen Stellung sind; wobei das erste und das zweite Drehelement ein Drehmoment in einer ersten Drehrichtung übertragen, wenn eine der ersten und zweiten aktiven Streben in der ausgefahrenen Stellung und die andere der ersten und zweiten aktiven Streben in der nicht ausgefahrenen Stellung ist; wobei das erste und das zweite Drehelement ein Drehmoment in der ersten Drehrichtung und in einer zweiten Drehrichtung übertragen, wenn sowohl die erste als auch die zweite aktive Strebe in der ausgefahrenen Stellung sind.
Gemäß einem Aspekt ist der erste und der zweite Aktuator eine Aktuatorplatte eines Ankers, wobei der Anker ferner einen Basisabschnitt beinhaltet, wobei die Aktuatorplatten sich relativ zu den Basisabschnitten drehen, wobei die Basisabschnitte relativ zu den Spuleneinheiten fixiert sind.
Gemäß einem Aspekt beinhalten die erste und die zweite aktive Strebe eine Rampenfläche, wobei die Strebeneingriffsmerkmale an den Rampenflächen anliegen, um die erste und die zweite aktive Strebe zu verschwenken.
Gemäß einem Aspekt sind die erste und die zweite aktive Strebe in Richtung der ausgefahrenen Stellung vorgespannt.
Gemäß einem Aspekt sind der erste und der zweite Aktuator in Richtung der nicht betätigten Stellung vorgespannt.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leichter verständlich in Verbindung mit der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zur Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken. Die mit der vorliegenden Offenbarung verbundenen erfindungsgemäßen Konzepte werden leichter verständlich durch Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:

die 1 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer bidirektionalen Kupplungsanordnung ist, die gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist;
die 2 eine schematische Darstellung einer bidirektionalen Kupplungsanordnung ist, die zwischen einem Drehantriebselement und einem Drehabtriebselement eingebaut dargestellt ist, um zwischen diesen ein Freilauf-Trennmerkmal bereitzustellen;
die 3 eine schematische Darstellung der bidirektionalen Kupplungsanordnung des Trenntyps ist, die nun in einer elektrischen AntriebsachsenAnordnung (EDA, „electric drive axle“) verbaut ist;
die 4 eine isometrische Teildarstellung einer Anordnung ähnlich der in der 20 gezeigten ist;
die 5 eine weitere schematische Darstellung der bidirektionalen Kupplungsanordnung des Trenntyps ist, die hier in einer weiteren Variante einer EDA-Anordnung verbaut ist;
die 6 eine isometrische Teildarstellung einer Anordnung ähnlich der in der 22 gezeigten ist;
die 7 eine Schnittdarstellung ist, die eine alternative Ausführungsform einer bidirektionalen Kupplungsanordnung zeigt, welche in einem SPERREN-SPERREN-Modus arbeitet und so ausgestaltet ist, dass sie einen drehenden Außenlaufring, einen drehenden Innenlaufring, eine erste wählbare Einwegkupplung (SOWC) mit ersten aktiven Streben und einer ortsfesten ersten erregbaren Spuleneinheit, und eine zweite wählbare Einwegkupplung (SOWC) mit zweiten aktiven Streben und einer ortsfesten zweiten erregbaren Spuleneinheit beinhaltet.
die 8 bis 10 verschiedene Komponenten zeigen, wenn die bidirektionale Kupplungsanordnung der 7 in ihrem SPERREN-SPERREN-Modus arbeitet - die 8 stellt eine Stirnansicht bereit, in der die ersten aktiven Streben in einer ausgefahrenen Stellung befindlich und in erste Ratschenzähne an einem ersten, an dem Innenlaufring ausgebildeten Kupplungsring eingreifend dargestellt sind, wenn die erste Spuleneinheit in einem nicht erregten Zustand ist - die 9 stellt eine vergrößerte isometrische Teildarstellung bereit, die eine der ersten aktiven Streben über eine erste Strebenfeder in ihre ausgefahrene Stellung vorgespannt zeigt, und die 10 stellt eine Stirnansicht der gegenüberliegenden Seite bereit, in der die zweiten aktiven Streben in einer ausgefahrenen Stellung befindlich und in zweite Ratschenzähne an dem Innenlaufring ausgebildeten Kupplungsring eingreifend dargestellt sind, wenn die zweite Spuleneinheit in einem nicht erregten Zustand ist;
die 11 eine weitere Schnittdarstellung der bidirektionalen Kupplungsanordnung der 7 ist, die nun in einem FREILAUF-Modus arbeitet;
die 12 eine Stirnansicht ist, die verschiedene Komponenten zeigt, wenn die bidirektionale Kupplungsanordnung der 11 in ihrem FREILAUF-Modus arbeitet, wobei die erste Spuleneinheit erregt wird, um zu bewirken, dass die ersten aktiven Streben durch einen ersten Anker in eine aus dem Eingriff mit den ersten Ratschenzähnen verschobene, nicht ausgefahrene Stellung angetrieben werden, und wobei die zweite Spuleneinheit erregt wird, um zu bewirken, dass die zweiten aktiven Streben durch einen zweiten Anker in eine aus dem Eingriff mit den zweiten Ratschenzähnen verschobene, nicht ausgefahrene Stellung angetrieben werden;
die 13 und 14 verschiedene Komponenten zeigen, wenn die bidirektionale Kupplungsanordnung der 7 in einem SPERREN-RATSCHEN-Modus arbeitet - die 13 stellt eine Stirnansicht bereit, in der die ersten aktiven Streben bei Entregung der ersten Spuleneinheit in einer ausgefahrenen Stellung befindlich dargestellt sind und die 14 stellt eine Stirnansicht der gegenüberliegenden Seite bereit, in der die zweiten aktiven Streben bei Erregung der zweiten Spuleneinheit in ihren nicht ausgefahrenen Stellungen befindlich dargestellt sind;
die 15 eine isometrische Darstellung der bidirektionalen Kupplungsanordnung der 7 bis 14 ist, die eine mit dem Außenlaufring gekoppelte Antriebswelle und eine mit dem Innenlaufring gekoppelte Abtriebswelle zeigt, wobei der erste und der zweite Anker der besseren Übersichtlichkeit halber entfernt wurden;
die 16 eine isometrische Darstellung des Innenrings und der Abtriebswelle ist, die als integriertes Bauteil dargestellt sind;
die 17 eine isometrische Darstellung der Antriebswelle ist, die erste Kopplungsmerkmale zur Verbindung mit dem Außenlaufring darstellt;
die 18 eine isometrische Darstellung des Außenlaufrings ist, die zweite, mit den ersten Kopplungsmerkmalen an der Antriebswelle der 17 in Eingriff bringbare Kopplungsmerkmale veranschaulicht;
die 19A und 19B eine Kopplungsschnittstelle zwischen dem ersten und dem zweiten Anker und dem Außenlaufring darstellen, die dazu eingerichtet ist, beide Anker zur gemeinsamen Drehung mit dem Außenlaufring zu koppeln, und gleichzeitig bei Entregung (19A) und Erregung (19B) einer entsprechenden Spuleneinheit eine Axialverschiebung der Anker gegenüber dem Außenlaufring ermöglicht;
die 20 eine isometrische Teilschnittdarstellung ist, welche das Zusammenwirken zwischen an dem ersten Anker ausgebildeten Strebenbetätigungsmerkmalen und einer der ersten aktiven Streben veranschaulicht;
die 21 eine Tabelle ist, in der die verschiedenen Betriebsmodi aufgelistet sind, die mit der bidirektionalen Kupplungsanordnung zur Verfügung stehen;
die 22 eine Strebenlagerungs-Anordnung veranschaulicht, die zur Verwendung mit den ersten aktiven Streben der ersten SOWC und den zweiten aktiven Streben der zweiten SOWC ausgeführt ist;
die 23 eine wellenförmige Federscheibe darstellt, die in der in der 22 gezeigten Strebenlagerungsanordnung verwendet wird;
die 24 eine isometrische Teildarstellung einer alternativen Strebenlagerungsanordnung ist, die zur Verwendung mit den ersten und zweiten aktiven Streben der in den 7 bis 20 gezeigten bidirektionalen Kupplung ausgeführt ist;
die 25 eine auseinandergezogene Ansicht der in der 24 gezeigten Komponenten ist;
die 26 eine Schnittdarstellung ist, die eine weitere Ausführungsform einer bidirektionalen Kupplungsanordnung mit vier Betriebsmodi zeigt - einschließlich Anker-Basisabschnitten, die relativ zu Spuleneinheiten fixiert sind, und Aktuatorplatten, die mit einem Außenlaufring drehfest verbunden sind;
die 27 eine isometrische Darstellung der Aktuatorplatte ist, die Strebeneingriffsmerkmale in Form von Dübeln veranschaulicht, sowie sich von der Aktuatorplatte erstreckende Ansätze, die dazu betreibbar sind, die Aktuatorplatte mit dem Außenlaufring drehfest zu verbinden; und
die 28 eine isometrische Darstellung einer aktiven Strebe ist, die mit der Aktuatorplatte betreibbar ist, wobei die aktive Strebe eine Rampenfläche aufweist, die dazu eingerichtet ist, dass die Dübel an ihr zur Anlage kommen, um die aktive Strebe relativ zu dem Außenlaufring, in dem sie angeordnet ist, zu verschwenken.

BESCHREIBUNG DER MÖGLICHEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden nachstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben. Es ist anzuerkennen, dass die beispielhaften Ausführungsformen lediglich zur Verfügung gestellt werden, damit diese Offenbarung umfassend ist und Fachleuten den Umfang, der letztendlich durch die Ansprüche definiert ist, vollständig vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Einzelheiten wie Beispiele für bestimmte Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren aufgeführt, um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Fachleuten ist ersichtlich, dass bestimmte spezifische Einzelheiten nicht verwendet werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen auf viele unterschiedliche Arten ausgeführt werden können, und dass nichts davon so ausgelegt werden sollte, dass der Umfang der Offenbarung oder der Ansprüche eingeschränkt wird. In einigen beispielhaften Ausführungsformen werden gut bekannte Prozesse, gut bekannte Vorrichtungsstrukturen und gut bekannte Technologien nicht im Einzelnen beschrieben.
Zum Hintergrund: Bei Hybrid- und Elektrofahrzeuganwendungen besteht ein anerkannter Bedarf an einer mechanischen Kupplungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen Elektromotor mit einem Getriebezug innerhalb einer E-Antriebsanordnung (d.h. elektrische Transaxle, elektrische Antriebsachse etc.) zu verbinden und von diesem zu trennen. Die mechanischen Kopplungsvorrichtungen müssen dazu betreibbar sein, den Drehabtrieb des Elektromotors selektiv mit dem Getriebezug (oder anderen Teilen des Triebstrangs) zu koppeln, wenn dies zum Herstellen eines elektrischen Antriebsmodus erforderlich ist, und den Drehabtrieb des Elektromotors zu entkoppeln, wenn der elektrische Antriebsmodus nicht mehr erforderlich ist, um ein unnötiges Schleppmoment zu verhindern. Wie oben erwähnt, wird in dieser Fahrzeuganwendung üblicherweise eine formschlüssige Klauenkupplung verwendet, um die Betriebszustände gekoppelt/entkoppelt (d.h. EIN/AUS) - in der Regel durch die Bewegung einer verschiebbaren Sperrhülse - herzustellen. Leider erfordern solche Klauenkupplungen hohe Spielwinkel, erfordern hohe Lösekräfte zum Ausrücken und ermöglichen kein ratschenartiges Verhalten (d.h. „Freilaufen“ in einer Richtung), wie beispielsweise im Falle eines Überdrehzahlzustands, wenn sich der Getriebezug schneller dreht als die Elektromotorwelle.
Um diese und andere Unzulänglichkeiten zu beheben, stellt die vorliegende Offenbarung eine bidirektionale Kupplungsanordnung 600 bereit. Im Allgemeinen beinhaltet die bidirektionale Kupplungsanordnung 600 einen drehenden Innenlaufring 602, einen drehenden Außenlaufring 604, der Sätze von passiven Strebentaschen 606 und einen Satz von aktiven Strebentaschen 608 definiert, eine Spulenanordnung 610 mit einem ortsfesten (nicht drehenden) Spulenträger 612, der eine ringförmige Spuleneinheit 614 und einen Ankerring (nicht dargestellt) trägt, der mit dem Außenlaufring 604 drehfest verbunden und dennoch relativ zu der Spuleneinheit 614 axial beweglich ist, einen Satz passiver Strebenanordnungen 618, die jeweils eine passive Strebe 626 aufweisen, die in einer entsprechenden passiven Strebentasche 606 schwenkbar gelagert ist, und einen Satz aktiver Strebenanordnungen 620, die jeweils eine aktive Strebe 630 aufweisen, die in einer entsprechenden aktiven Strebentasche 608 schwenkbar gelagert ist. Die 1 zeigt eine nicht einschränkende Ausführungsform der bidirektionalen Kupplungsanordnung 600 mit entferntem Ankerring. Der Innenlaufring 602 weist eine Außenfläche auf, die Ratschenzähne 622 definiert, welche jeweils eine erste Strebeneingriffsfläche 624 aufweisen, die dazu eingerichtet ist, mit einem Eingriffsabschnitt der passiven Streben 626 in Eingriff zu kommen, und eine zweite Strebeneingriffsfläche 628, die dazu eingerichtet ist, selektiv mit einem Eingriffsabschnitt der aktiven Streben 630in Eingriff zu kommen. Der Innenlaufring 602 kann eine separate Komponente sein oder in eine Drehkomponente, wie etwa eine Welle, integriert sein, wie später gezeigt wird. Somit beinhaltet die bidirektionale Kupplungsanordnung 600 eine passive Einwegkupplung (POWC) und eine wählbare Einwegkupplung (SOWC).
Die aktiven Streben 630 arbeiten im Zusammenwirken mit stets eingerückten passiven Streben 626.Wenn sie (über die Erregung der Spuleneinheit 614) ausgefahren sind, weisen die aktiven Streben 630 die Funktion auf, den Innenlaufring 602 in beiden Richtungen mit dem Außenlaufring 604 zu verriegeln, wodurch der zweite aktive Modus für die bidirektionale Kupplungsanordnung 600, d.h. der Sperren-Sperren-Modus, sichergestellt wird. Der Hauptgrund dafür, dass nur ein Paar aktiver Streben 630 im Vergleich zu zwei Paaren passiver Streben 626 verwendet wird, besteht darin, dass die passiven Streben 626 zuerst eingreifen und die aktiven Streben 630 anschließend eingreifen, um den Sperren-Sperren-Modus zu ermöglichen. Die aktiven Streben 630 greifen nie zuerst ein und folglich müssen sie nie die strengen Spielanforderungen für den Zahneingriff erfüllen. Natürlich können für Anwendungen mit höherer Drehmomentkapazität weitere Kombinationen dieser Ausrichtung/ dieses Verhältnisses verwendet werden.
Die bidirektionale Kupplungsanordnung der 1 kann in einer Vielzahl von Umsetzungen, die in den 2 bis 6 schematisch dargestellt sind, eingesetzt werden.
Während dargestellt ist, dass die bidirektionale Kupplungsanordnung 600 eine passive Einwegkupplung und eine wählbare Einwegkupplung beinhaltet, um die Betriebsmodi Freilauf/Sperren und Sperren-Sperren bereitzustellen, könnte eine alternative Anordnung so eingerichtet sein, dass die passiven Strebenanordnungen 618 zusätzlich zu dem ursprünglichen Paar erster aktiver Strebenanordnungen 620 durch ein Paar zweiter aktiver Strebenanordnungen ersetzt werden. In einer solchen Variante würde ein zweiter, unabhängig von der ersten Spuleneinheit 614 betriebener elektromagnetischer Aktuator (Spule etc.) dazu verwendet, die zweiten aktiven Streben selektiv zu betätigen. In einer solchen alternativen Variante würden die verfügbaren Modi nun Freilauf, Sperren-Sperren, Ratschen im Uhrzeigersinn und Ratschen gegen den Uhrzeigersinn beinhalten.
Die 2 ist eine schematische Darstellung einer Trennkupplungsanordnung 790 mit einer bidirektionalen Kupplungsanordnung 600, die zwischen einem Drehantrieb 800 und einem Drehabtrieb 802 betreibbar angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist der Innenlaufring 602 zur gemeinsamen Drehung mit dem Drehabtrieb 802 fixiert, während der Außenlaufring 604 zur gemeinsamen Drehung mit dem Drehantrieb 800 fixiert ist. Die Lager 804 stützen den Drehabtrieb 802 für eine Drehung relativ zu dem Drehantrieb 800 um eine gemeinsame Drehachse. Eine ECU 810 hat die Funktion, die Spuleneinheit 614 zu erregen und eine Bewegung des Ankerrings 616 zu bewirken, wenn der Sperren-Sperren-Modus hergestellt werden soll. Diese Anordnung ist gut zur Verwendung als Trennkupplung in einer Achsanordnung der in 4WD/AWD-Fahrzeugen verwendeten Art geeignet.
Die 3 ist eine schematische Darstellung einer elektrischen Antriebsachsenanordnung (EDA, „electric drive axle“) 792 für ein Hybrid-/Elektrofahrzeug, die zusätzlich zur bidirektionalen Kupplungsanordnung 600 im Allgemeinen einen Elektromotor 820, einen Getriebezug 822, eine Differentialeinheit 824 und ein Paar Achswellen 826, 828 beinhaltet. In dieser Ausgestaltung treibt eine Motorwelle 830 den Innenlaufring 602 der Kupplungsanordnung 600 an, während der Außenlaufring 604 einen Antriebszahnradsatz 832 des Getriebezugs 822 antreibt. Ein Abtriebszahnradsatz 834 wird von dem Antriebszahnradsatz 832 angetrieben und treibt seinerseits die Differentialeinheit 824 an, um das Antriebsdrehmoment über die Achswellen 826, 828 auf die Räder zu übertragen. Der Getriebezug 822 kann eine eingängige Untersetzungseinheit (dargestellt), oder eine mehrgängige Variante sein, wobei die Kupplungsanordnung 600 in jeder dieser Varianten zwischen der Motorwelle 830 und dem Antriebszahnradsatz 832 angeordnet ist, um die Verbindungs-/ Trennfunktion zwischen diesen bereitzustellen. In der 4 ist ein Teil der EDA-Anordnung 792 dargestellt.
Die 5 ist eine alternative Ausführungsform einer elektrischen Antriebsachsenanordnung 792A. In dieser Anordnung treibt der Motor 820 den ersten Zahnradsatz 832 an, während die bidirektionale Kupplung 600 zwischen dem ersten Zahnradsatz 832 und dem zweiten Zahnradsatz 834 des Getriebezugs angeordnet ist. In dieser Anordnung fungiert der Außenlaufring 604 als das Antriebselement, während der Innenlaufring 602 als das Abtriebselement fungiert, das den zweiten Zahnradsatz 834 antreibt, der wiederum die Differentialeinheit 824 antreibt.
Die 6 veranschaulicht noch eine weitere Variante einer E-Antriebsanordnung 792B mit einer Antriebswelle 830, einem Zahnradsatz 822, einer Zwischenwelle 850 und einer bidirektionalen Kupplungsanordnung 600. Der Zahnradsatz 822 beinhaltet ein Antriebszahnrad 852, das an der Antriebswelle 830 befestigt ist, und ein Abtriebszahnrad 854, das drehbar an der Zwischenwelle 850 gelagert ist. Der Innenlaufring 602 ist an der Zwischenwelle 850 fixiert, während der Außenlaufring 604 drehfest mit dem Abtriebszahnrad 854 verbunden ist. Diese Varianten werden lediglich gezeigt, um die verschiedenen alternativen Anordnungen, die durch die bidirektionale Kupplung 600 bereitgestellt werden, zu verdeutlichen.
Unter Bezugnahme auf die 7 bis 20 wird nachstehend eine Ausführungsform einer bidirektionalen Kupplungsanordnung 900, die gemäß der Lehre der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist, beschrieben. Die Kupplungsanordnung 900 kann in jeder der verschiedenen oben beschriebenen Umsetzungen verwendet werden. Im Allgemeinen beinhaltet die bidirektionale Kupplungsanordnung 900 einen drehenden Innenlaufring 902, einen drehenden Außenlaufring 904, eine erste SOWC 906 und eine zweite SOWC 908. Der Innenlaufring 902 ist einstückig mit einem ersten Drehelement, im Folgenden als Abtriebswelle 910 bezeichnet, ausgebildet, und beinhaltet ein erstes Kupplungsringsegment 912 mit ersten Ratschenzähnen 914 und ein zweites Kupplungsringsegment 916 mit zweiten Ratschenzähnen 918. Das erste Kupplungsringsegment 912 ist relativ zu dem zweiten Kupplungsringsegment 916 axial versetzt. Dargestellt ist, dass der Außenlaufring 904 drehfest mit einem zweiten Drehelement verbunden ist - im Folgenden Antriebswelle oder Drehmomentrohr 920 - und eine erste Stirnfläche 922 definiert, die eine Mehrzahl von darin ausgebildeten ersten Strebentaschen 924 und eine zweite Stirnfläche 926 mit einer Mehrzahl von darin ausgebildeten zweiten Strebentaschen 928 aufweist. Die ersten Strebentaschen 924 sind so ausgerichtet, dass sie das erste Kupplungsringsegment 912 umgeben, während die zweiten Strebentaschen 928 so ausgerichtet sind, dass sie das zweite Kupplungsringsegment 916 umgeben. Dargestellt ist eine Lagereinheit 931, die das Drehmomentrohr 920 zur Drehung relativ zu einem Endabschnitt der Welle 910 abstützt. In dieser nicht einschränkenden Konfiguration ist ein Elektromotor 930 zum Antreiben des Drehmomentrohrs 920 und Bereitstellen eines Antriebsmoments schematisch dargestellt. Wie noch näher erläutert wird, bewirkt die gesteuerte Betätigung der ersten SOWC 906 und/oder der zweiten SOWC 908, dass das Antriebsmoment von dem Drehmomentrohr 910 durch den Außenlaufring 904 und den Innenlaufring 902 zum Antreiben der Abtriebswelle 910 übertragen wird.
Im Allgemeinen ist die erste SOWC 906 so eingerichtet, dass sie eine erste Spuleneinheit 934, einen ersten Anker 936 und eine Mehrzahl von ersten aktiven Streben 938 und ersten Strebenfedern 940 beinhaltet. Wie am besten aus den 7 und 11 ersichtlich ist, beinhaltet die erste Spuleneinheit 934 einen ringförmigen ersten Spulenkörper 942, der an einem ersten ortsfesten Montagering 944 fixiert ist. Der erste Spulenkörper 942 stützt eine erste Spulenwicklung 946 ab, die zumindest teilweise von einem ersten Isoliergehäuse 948 umschlossen ist. Eine Kupplungssteuerung, die schematisch als Block 932 dargestellt ist, hat die Funktion die Erregung der ersten Spulenwicklung 946 selektiv zu steuern. Der erste Anker 936 ist aus einem ferromagnetischen Material hergestellt und beinhaltet ein erstes Ringsegment 950 mit einer Innenstirnfläche 952, die mit der ersten Stirnfläche 922 des Außenlaufrings 904 ausgerichtet ist, eine Mehrzahl von ersten Strebenbetätigungsansätzen 954, die sich axial von der Innenstirnfläche 952 erstrecken, und ein zylindrisches erstes Randsegment 956, das sich von dem ersten Ringsegment 950 erstreckt und das so ausgerichtet ist, dass es einen ersten Abschnitt der Außenfläche 958 an dem Außenlaufring 904 umschließt. Eine erste Kopplungsschnittstelle 960 ist zwischen der Außenfläche 958 des Außenlaufrings 904 und einer Innenfläche 962 des ersten Randsegments 956 vorgesehen. Die erste Kopplungsschnittstelle 960 koppelt den ersten Anker 936 zur gemeinsamen Drehung mit dem Außenlaufring 904, während dem ersten Anker 936 ermöglicht wird, sich relativ zu dem Außenlaufring 904 axial zwischen einer nicht betätigten und einer betätigten Stellung zu bewegen. Wie ausführlich beschrieben wird, stellt die erste Kopplungsschnittstelle 960 einen Mechanismus bereit, der eine gleichmäßige lineare Bewegung des ersten Ankers 936 ohne Kippen ermöglicht, wenn sich der erste Anker 936 mit dem Außenlaufring 940 dreht, sodass ein Zentriermerkmal bereitgestellt und ein Kontakt verringert wird.
Die 8 zeigt eine Mehrzahl von drei gleichmäßig beabstandeten ersten aktiven Streben 938, die jeweils in einer entsprechenden der ersten Strebentaschen 924 angeordnet sind. Jede erste aktive Strebe 938 beinhaltet ein vergrößertes Stoßsegment 970, ein Endsegment 972, das sich von dem Stoßsegment 970 erstreckt, und ein Eingriffssegment 974, das sich dem Endsegment 972 gegenüber von dem Stoßsegment 970 erstreckt. Erste Strebenfedern 940 sind in ersten Federtaschen 976 befindlich dargestellt, die in der ersten Stirnfläche 922 des Außenlaufrings 904 ausgebildet sind. Die ersten Strebenfedern 940 sind so eingerichtet, dass sie normalerweise eine Federkraft auf die Eingriffssegmente 974 der ersten aktiven Streben 938 ausüben, wodurch die Eingriffssegmente 974 in Eingriff mit den ersten Ratschenzähnen 914 an dem ersten Kupplungsringsegment 912 des Innenlaufrings 902 gedrängt werden, um die ersten aktiven Streben 938 in ihrer ausgefahrenen Stellung (dargestellt) zu positionieren. Außerdem ist in der ersten Stirnfläche 922 des Außenlaufrings 904 eine Mehrzahl von ersten Ansatzbohrungen 980 ausgebildet, die jeweils mit einer entsprechenden der ersten Strebentaschen 924 in Verbindung stehen. Die ersten Ansatzbohrungen 980 sind dazu eingerichtet, zu ermöglichen, dass die ersten Strebenbetätigungsansätze 954 an dem ersten Anker 936 selektiv eine Außenfläche 982 an den Endsegmenten 972 der ersten aktiven Streben 938 in Eingriff bringen, um zu bewirken, dass - in Reaktion auf die axiale Bewegung des ersten Ankerrings 936 aus seiner nicht betätigten Stellung in seine betätigte Stellung - die ersten aktiven Streben 938 aus ihrer ausgefahrenen Stellung (dargestellt) in ihre nicht ausgefahrene Stellung verschwenkt werden. Wie noch ausführlich beschrieben wird, bewirkt die Erregung der ersten Spuleneinheit 934, dass die erste Spulenwicklung 946 ein Magnetfeld erzeugt, das den ersten Anker 936 anzieht und bewirkt, dass sich der erste Anker 936 aus seiner nicht betätigten Stellung in seine betätigte Stellung bewegt.
Die 7 zeigt den ersten Anker 936 in seiner nicht betätigten Stellung, wobei seine Innenstirnfläche 952 von der ersten Stirnfläche 922 des Außenlaufrings 904 versetzt ist. Wenn der erste Anker 936 sich in seiner nicht betätigten Stellung befindet, sind die ersten Strebenbetätigungsansätze 954 relativ zu den ersten Ansatzbohrungen 980 zurückgezogen, wodurch sie außer Eingriff mit den Endsegmenten 972 sind und ermöglichen, dass die ersten aktiven Streben 938 durch Zentrifugalkräfte und die ersten Strebenfedern 940 in ihrer ausgefahrenen Stellung positioniert werden. Darüber hinaus sind die ersten aktiven Streben 938 „stoßlastig“, was dazu beiträgt, dass sie sich normalerweise jeweils in ihre ausgefahrene Stellung verschwenken. Wenn die ersten aktiven Streben 938 ausgefahren sind, ist der Außenlaufring 904 (über die spitzen Enden der Eingriffssegmente 974, die mit den ersten Ratschenzähnen 914 in Eingriff stehen) gekoppelt, um den Innenlaufring 902, wie durch den Pfeil „A“ angezeigt, in einer ersten Richtung (im Uhrzeigersinn) anzutreiben, wodurch das Antriebsmoment von dem Drehmomentrohr 920 auf die Abtriebswelle 910 übertragen wird. Eine Drehung des Außenlaufrings 904 in einer zweiten Richtung (gegen den Uhrzeigersinn) relativ zu dem Innenlaufring bewirkt jedoch, dass die spitzen Enden der Eingriffssegmente 974 über die ersten Ratschenzähne 914 „ratschen“. Eine Mehrzahl von Bolzenbohrungen 986 sind in der ersten Stirnfläche 922 des Außenlaufrings 904 ausgebildet dargestellt. Wie am besten aus der 15 ersichtlich ist, sind in den Bolzenöffnungen 986 Bolzen 988 installiert und weisen jeweils eine erste Ankerrückstellfeder 990 auf, die den Schaftabschnitt der Bolzen 988 umgibt. Die ersten Ankerrückstellfedern 990 erstrecken sich zwischen der ersten Stirnfläche 922 und dem den Bolzen 988 zugeordneten Bolzenkopf 992. Das erste Ringsegment 950 des ersten Ankers 936 ist zwischen den Bolzenköpfen 992 und dem freien Ende der ersten Ankerrückstellfedern 990 angeordnet, um den ersten Anker 936 normalerweise axial nach außen in Richtung seiner nicht betätigten Stellung vorzuspannen.
Im Allgemeinen ist die zweite SOWC 908 so eingerichtet, dass sie eine zweite Spuleneinheit 1034, einen zweiten Anker 1036, ein Ankerrohr 1037, das an dem zweiten Anker 1036 fixiert ist, und eine Mehrzahl von zweiten aktiven Streben 1038 und zweiten Strebenfedern 1040 beinhaltet. Wie am besten aus den 7 und 11 ersichtlich ist, beinhaltet die zweite Spuleneinheit 1034 einen ringförmigen zweiten Spulenkörper 1042, der an einem zweiten ortsfesten Montagering 1044 fixiert ist. Der zweite Spulenkörper 1042 stützt eine zweite Spulenwicklung 1046 ab, die zumindest teilweise von einem zweiten Isoliergehäuse 1048 umschlossen ist. Eine Kupplungssteuerung 932 hat die Funktion, die Erregung der zweiten Spulenwicklung 1046 selektiv zu steuern. Der zweite Anker 1036 ist aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt und beinhaltet ein zweites Ringsegment 1050 mit einer Innenstirnfläche 1052, die mit der zweiten Stirnfläche 926 des Außenlaufrings 904 ausgerichtet ist, eine Mehrzahl von zweiten Strebenbetätigungsansätzen 1054, die sich axial von dem zweiten Ringsegment 1050 erstrecken, und ein zylindrisches zweites Randsegment 1056, das sich von dem zweiten Ringsegment 1050 erstreckt und so ausgerichtet ist, dass es einen zweiten Abschnitt der Außenfläche 958 an dem Außenlaufring 904 umschließt. Eine zweite Kopplungsschnittstelle 1060 ist zwischen der Außenfläche 958 an dem Außenlaufring 904 und einer Innenfläche 1062 des zweiten Randsegments 1056 vorgesehen. Die zweite Kopplungsschnittstelle 1060 hat die Funktion, den zweiten Anker 1036 zur gemeinsamen Drehung mit dem Außenlaufring 904 zu koppeln, während dem zweiten Anker 1036 ermöglicht wird, sich relativ zu dem Außenlaufring 904 axial zwischen einer nicht betätigten und einer betätigten Stellung zu bewegen. Wie ausführlich beschrieben wird, stellt die zweite Kopplungsschnittstelle 1060 einen Mechanismus bereit, der eine gleichmäßige lineare Bewegung des zweiten Ankers 1036 ohne Kippen ermöglicht, wenn sich der zweite Anker 1036 mit dem Außenlaufring 904 dreht, sodass ein Zentriermerkmal bereitgestellt wird und ein Kontakt verringert wird. Das Ankerrohr 1037 ist aus einem ferromagnetischen Material hergestellt und ist starr an dem zweiten Ringsegment 1050 des zweiten Ankers 1036 befestigt. Wie noch ausführlich beschrieben wird, hat die Erregung der zweiten Spuleneinheit 1034 die Funktion, ein Magnetfeld zu erzeugen, welches das Ankerrohr 1037 anzieht, und wiederum bewirkt, dass sich sowohl das Ankerrohr 1037 als auch der zweite Anker 1036 gemeinsam bewegen, was zu einer Bewegung des zweiten Ankers 1036 aus seiner nicht betätigten Stellung (7) in seine betätigte Stellung (11) führt.
Die 10 zeigt eine Mehrzahl von drei gleichmäßig beabstandeten zweiten aktiven Streben 1038, die jeweils in einer entsprechenden der zweiten Strebentaschen 928 angeordnet sind. Jede zweite aktive Strebe 1038 beinhaltet ein vergrößertes Stoßsegment 1070, ein Endsegment 1072 und ein Eingriffssegment 1074. Zweite Strebenfedern 1040 sind jeweils in zweiten Federtaschen 1076 befindlich dargestellt, die in der zweiten Stirnfläche 926 des Außenlaufrings 904 ausgebildet sind. Die zweiten Strebenfedern 1040 sind so eingerichtet, dass sie normalerweise eine Federkraft auf die Eingriffssegmente 1074 der zweiten aktiven Streben 1038 aufbringen, wodurch die spitzen Enden der Eingriffssegmente 1074 in Eingriff mit den zweiten Ratschenzähnen 918 an dem zweiten Kupplungsringsegment 916 des Innenlaufrings 902 gedrängt werden, um die zweiten aktiven Streben 1038 in ihren ausgefahrenen Stellungen (dargestellt) zu positionieren.
Die 10 zeigt eine Mehrzahl von zweiten Ansatzbohrungen 1080, die in der zweiten Stirnfläche 926 des Außenlaufrings 904 ausgebildet sind und jeweils mit einer entsprechenden zweiten Strebentasche 928 in Verbindung stehen. Die zweiten Ansatzbohrungen 1080 sind dazu eingerichtet, den zweiten Strebenbetätigungsansätzen 1054 an dem zweiten Anker 1036 zu ermöglichen, mit einer Außenfläche 1082 an den Endsegmenten 1072 der zweiten aktiven Streben 1038 in Eingriff zu kommen und - in Reaktion auf die axiale Bewegung des zweiten Ankerrings 1036 aus seiner nicht betätigten Stellung in seine betätigte Stellung - die zweiten aktiven Streben 1038 zwangsweise aus ihrer ausgefahrenen Stellung (dargestellt) in ihre nicht ausgefahrene Stellung zu verschwenken. Wie bereits erwähnt, erzeugt die Erregung der zweiten Spuleneinheit 1034 ein Magnetfeld, welches das Ankerrohr 1037 anzieht, und bewirkt, dass dieses den zweiten Anker 1036 aus seiner nicht betätigten Stellung (7) in seine betätigte Stellung (11) bewegt. Wie aus der 7 ersichtlich, ist die Innenstirnfläche 1052 des zweiten Ankers 1036, wenn dieser sich in seiner nicht betätigten Stellung befindet, von der zweiten Stirnfläche 926 des Außenlaufrings 904 versetzt, sodass die zweiten Strebenbetätigungsansätze 1054 relativ zu den zweiten Ansatzbohrungen 1080 zurückgezogen sind. Somit sind die zweiten Strebenbetätigungsansätze 1054 außer Eingriff mit den Endsegmenten 1072 der zweiten aktiven Streben 1038, sodass die Zentrifugalkräfte und die zweiten Strebenfedern 1040 die zweiten aktiven Streben 1038 in ihrer ausgefahrene Stellung positionieren können. Außerdem sind die zweiten aktiven Streben 1038 „stoßlastig“, was dazu beiträgt, dass die zweiten aktiven Streben 1038 normalerweise in ihre ausgefahrene Stellung zurückschwenken.
Wenn die zweiten aktiven Streben 1038 ausgefahren sind, ist der Außenlaufring 904 (über die spitzen Enden der Eingriffssegmente 1074, die mit den zweiten Ratschenzähnen 918 in Eingriff stehen) gekoppelt, um den Innenlaufring 902, wie durch den Pfeil „B“ angezeigt, in der zweiten Richtung anzutreiben, wodurch das Antriebsmoment von dem Drehmomentrohr 920 auf die Abtriebswelle 910 übertragen wird. Eine Drehung des Außenlaufrings 904 in der ersten Richtung relativ zu dem Innenlaufring 902 bewirkt jedoch, dass die Spitzen der Eingriffssegmente 1074 über die zweiten Ratschenzähne 918 „ratschen“. Eine Mehrzahl von Bolzenöffnungen 1086 sind in der zweiten Stirnfläche 926 des Außenlaufrings 904 ausgebildet. Die Bolzen 1088 sind in den Bolzenöffnungen 1086 installiert, wobei die zweiten Ankerrückstellfedern 1090 darauf montiert sind und sich zwischen der zweiten Stirnfläche 926 und den Bolzenköpfen 1092 erstrecken. Das zweite Ringsegment 1050 des zweiten Ankers 1036 ist zwischen den Bolzenköpfen 1092 und dem freien Ende der zweiten Ankerrückstellfedern 1090 angeordnet, um den zweiten Anker 1036 normalerweise in seine nicht betätigte Stellung vorzuspannen.
Die 7 bis 10 zeigen die bidirektionale Kupplung 900, die in ihrem SPERREN-SPERREN-Modus arbeitet. Insbesondere ist die erste Spuleneinheit 934 in einem nicht erregten Zustand, sodass der erste Anker 936 (über die ersten Ankerrückstellfedern 990) in seiner nicht betätigten Stellung positioniert ist. Somit bewirken die ersten Strebenfedern 940 und die Zentrifugalkräfte in Kombination mit der stoßlastigen Konstruktion der ersten aktiven Streben 938, dass sich die ersten aktiven Streben 938 in ihrer ausgefahrenen Stellung befinden. Gleichermaßen ist die zweite Spuleneinheit 1034 in einem nicht erregten Zustand, sodass der zweite Anker 1036 (über die zweiten Ankerrückstellfedern 1090) in seiner nicht betätigten Stellung positioniert ist. Somit bewirken die zweiten Strebenfedern 1040 und die Zentrifugalkräfte in Kombination mit der stoßlastigen Konstruktion der zweiten aktiven Streben 1038, dass sich die zweiten aktiven Streben 1038 in ihrer ausgefahrenen Stellung befinden. Dementsprechend ist der Außenlaufring 904 mit dem Innenlaufring 902 gekoppelt, um ein Drehmoment sowohl in der ersten Richtung (A) als auch in der zweiten Richtung (B) von dem Drehmomentrohr 920 auf die Abtriebswelle 910 zu übertragen.
Die 11 und 12 zeigen die bidirektionale Kupplung 900, die in ihrem FREILAUF-Modus arbeitet. Insbesondere arbeiten sowohl die erste Spuleneinheit 934 als auch die zweite Spuleneinheit 1034 in einem erregten Zustand, sodass sowohl der erste Anker 936 als auch der zweite Anker 1036 über die magnetische Anziehungskraft (entgegengesetzt zu den Ankerrückstellfedern 990, 1090) in ihre jeweiligen betätigten Stellungen bewegt werden. Somit bewegen sich die ersten Strebenbetätigungsansätze 954 an dem ersten Anker 936 in die ersten Ansatzbohrungen 980 und bringen die Endsegmente 972 der ersten aktiven Streben 938 in Eingriff, wodurch die ersten aktiven Streben 938 zwangsweise in ihre nicht ausgefahrene (d.h. „eingeklemmte“) Stellung verschwenkt werden. Gleichzeitig bewegen sich die zweiten Strebenbetätigungsansätze 1054 an dem zweiten Anker 1036 in die zweiten Ansatzbohrungen 1080 und bringen die Endsegmente 1072 der zweiten aktiven Streben 1038 in Eingriff, wodurch die zweiten aktiven Streben 1038 zwangsweise in ihre nicht ausgefahrene (d.h. eingeklemmte) Stellung verschwenkt werden. Dementsprechend ist der Außenlaufring 904 von dem Innenlaufring 902 entkoppelt, sodass zwischen diesen eine relative Drehung sowohl in der ersten Richtung (A) als auch in der zweiten Richtung (B) möglich ist. Die ersten Strebenbetätigungsansätze 954 sind mit einem rampenförmigen oder konturierten Profil ausgebildet, das so ausgewählt ist, dass es mit der Außenfläche 982 an den Endsegmenten 972 zusammenwirkt, um eine Axialbewegung des ersten Ankers 936 in eine Schwenkbewegung der ersten aktiven Streben 938 umzuwandeln. Auf ähnliche Weise sind die zweiten Strebenbetätigungsansätze 1054 mit einem rampenförmigen oder konturierten Profil ausgebildet, das so ausgewählt ist, dass es mit der Außenfläche 1082 an den Endsegmenten 1072 zusammenwirkt, um eine Axialbewegung des zweiten Ankers 1036 in eine Schwenkbewegung der zweiten aktiven Streben 1038 umzuwandeln. Die rampenförmigen oder konturierten Profile sollen nicht auf die dargestellte spezielle Konfiguration beschränkt sein.
Die 13 und 14 zeigen einen SPERREN-RATSCHEN-Modus für die bidirektionale Kupplungsanordnung 900. Insbesondere ist die erste SOWC 906 nicht betätigt, während die zweite SOWC 908 betätigt ist. Insbesondere zeigt die 13 , dass die ersten aktiven Streben 938 - infolgedessen, dass der erste Anker 936 sich in seiner nicht betätigten Stellung befindet, wenn die erste Spuleneinheit 934 in ihrem nicht erregten Zustand arbeitet - sich in ihren ausgefahrenen Stellungen befinden. Im Gegensatz dazu zeigt die 14, dass die zweiten aktiven Streben 1038 bedingt durch die Bewegung des zweiten Ankers 1036 in seine betätigte Stellung in Reaktion auf die Erregung der zweiten Spuleneinheit 1034 sich in ihren nicht ausgefahrenen Stellungen befinden. Von dem Außenlaufring 904 auf den Innenlaufring 902 wird somit ein Drehmoment in der ersten Richtung übertragen, während kein Drehmoment in der zweiten Richtung übertragen wird. Obwohl dies in den Zeichnungen nicht konkret dargestellt ist, wird der entgegengesetzte Modus, nämlich der RATSCHEN-SPERREN-Modus, hergestellt, wenn die erste SOWC 906 betätigt wird und die zweite SOWC 908 nicht betätigt wird. Die 21 zeigt eine Tabelle, welche die vier (4) voneinander unterscheidbaren Modi auflistet.
Die 15 zeigt eine bidirektionale Kupplungsanordnung 900, bei der beide Spuleneinheiten und beide Ankerringe entfernt wurden, um verschiedene Komponenten zu zeigen. Man beachte, dass eine erste Halteplatte 999 dargestellt ist, die an der ersten Stirnfläche 922 des Außenlaufrings 904 montiert ist, um die ersten Strebentaschen 924 und die ersten Strebenfedertaschen 976 zu umschließen. Man beachte, dass eine zweite Halteplatte 1099 dargestellt ist, die an der zweiten Stirnfläche 926 des Außenlaufrings 904 montiert ist, um die zweiten Strebentaschen 928 und die zweiten Strebenfedertaschen 1076 zu umschließen. Man beachte, dass die ersten Ansatzbohrungen 980 nicht von der ersten Halteplatte 999 abgedeckt sind, um die Bewegung der ersten Strebenbetätigungsansätze 954 relativ zu den Endsegmenten 972 der ersten aktiven Streben 938 zu ermöglichen. Auch wenn dies nicht dargestellt ist, sind die zweiten Ansatzöffnungen 1080 ebenfalls nicht durch die zweite Halteplatte 1099 abgedeckt, um eine Bewegung der zweiten Strebenbetätigungsansätze 1054 relativ zu den Endsegmenten 1072 der zweiten aktiven Streben 1038 zu ermöglichen. Eine Mehrzahl von drei gleichmäßig beabstandeten Rillen 997 sind entlang der gesamten axialen Länge des Außenlaufrings 904 in der Außenfläche 958 ausgebildet. Rollen, wie etwa die Kugeln 995, sind in den Rillen 997 zwischen der ersten und der zweiten Halteplatte 999, 1099 gehalten. Diese Anordnung von Kugeln und Rillen ist sowohl der ersten Kopplungsschnittstelle 960, die zwischen dem Außenlaufring 904 und dem zweiten Randsegment 956 des ersten Ankers 936 vorgesehen ist, als auch der zweiten Kopplungsschnittstelle 1060, die zwischen dem Außenlaufring 904 und dem zweiten Randsegment 1056 des zweiten Ankers 1036 vorgesehen ist, zugeordnet. Rillen (nicht dargestellt), die in der Innenfläche 962 des ersten Randsegments 956 des ersten Ankers 936 ausgebildet sind, sind mit den Rillen 997 ausgerichtet und nehmen Abschnitte der Kugeln 995 auf. Diese ausgerichtete Anordnung von Kugeln und Rillen hat die Funktion, den ersten Anker 936 drehfest mit dem Außenlaufring 904 zu verbinden und gleichzeitig eine bidirektionale Axialbewegung des ersten Ankerrings 936 zu ermöglichen. Ähnliche Rillen (nicht dargestellt) in der Innenfläche 1062 des zweiten Randsegments 1056 des zweiten Ankers 936 sind ebenfalls mit den Rillen 997 ausgerichtet und nehmen Abschnitte der Kugeln 995 auf. Diese ausgerichtete Anordnung von Kugeln und Rillen hat die Funktion, den zweiten Anker 1036 drehfest mit dem Außenlaufring 904 zu verbinden und gleichzeitig eine bidirektionale Axialbewegung des zweiten Ankerrings 1036 zu ermöglichen.
Die 19A und 19B zeigen eine alternative Anordnung für die erste Kopplungsschnittstelle 960. Insbesondere sind die in dem Außenlaufring 904 ausgebildeten Rillen 997 mit den in dem ersten Randsegment 956 des ersten Ankers 936 ausgebildeten Rillen 993 ausgerichtet. Die ausgerichteten Rillen umschließen ein Paar von Kugeln 995 und eine dazwischen liegende Ankerfeder 991. Da die zweite Kopplungsschnittstelle 1060 im Wesentlichen der ersten Kopplungsschnittstelle 960 ähnelt, werden einheitliche Bezugszeichen gezeigt. Die 19A zeigt den ersten Anker 936 in seiner unbetätigten Stellung, während die 19B den ersten Ankerring 936 in seiner betätigten Stellung zeigt. Die Ankerfedern 991 werden zwischen den Kugeln 995 zusammengedrückt und haben die Funktion, den ersten Anker 936 in seine nicht betätigte Stellung vorzuspannen. Diese Ankervorspannanordnung kann unabhängig von den bolzengelagerten Ankerfedern 990 oder in Kombination mit diesen verwendet werden.
Die 17 veranschaulicht das Drehmomentrohr 920, das so eingerichtet ist, dass es eine Mehrzahl von drei Strebeneinkerbungen 985 definiert, die zwischen einer Mehrzahl von drei Kopplungsansatzsegmenten 987 angeordnet sind. Die 18 veranschaulicht, dass der Außenlaufring 904 eine Verzahnung 989 aufweist, die zum Kämmen mit den Kopplungsansatzsegmenten 987 angeordnet ist, um den Außenlaufring 904 zur gemeinsamen Drehung mit dem Drehmomentrohr 920 zu fixieren. Die Strebeneinkerbungen 985 sind mit ersten Strebentaschen 924 ausgerichtet, um die Bewegung der ersten aktiven Streben 938 relativ zu dem ersten Kupplungsringsegment 912 des Innenlaufrings 902 zu ermöglichen.
Die vorliegende Offenbarung richtet sich auf eine bidirektionale Kupplungsanordnung 900, die mit einem Paar seitlich beabstandeter, auswählbarer Einwegkupplungen, welche in einer kompakten Anordnung ausgestaltet und dazu betreibbar sind, vier voneinander unterscheidbare Betriebsmodi bereitzustellen, ausgestattet ist. Die Kupplungsanordnung 900 kann in einer beliebigen der in den 2 bis 6 gezeigten Antriebsstranganordnungen, sowie in vielen anderen Alternativen verwendet werden, um das E-Trennmerkmal bereitzustellen. Es wird offenbart, dass die bidirektionale Kupplungsanordnung 900 den SPERREN-SPERREN-Modus herstellt, wenn sowohl die erste SOWC 906 als auch die zweite SOWC 908 in einem nicht betätigten Zustand sind (d.h. die Spuleneinheiten sind nicht erregt). Wenn sich der Außenlaufring 904 dreht, zwingen die Zentrifugalkräfte die Streben dazu, sich innerhalb der Strebentaschen zu verschwenken, bis die Spitzen der Eingriffssegmente sich in den entsprechenden ersten und zweiten Ratschenzähnen befinden und den Eingriff mit diesen aufrechterhalten. Als eine denkbare Alternative könnte die bidirektionale Kupplungsanordnung so ausgestaltet sein, dass sie, falls und wenn eine solche alternative Anordnung erforderlich ist, den FREILAUF-Modus herstellt, wenn sowohl die erste SOWC 906 als auch die zweite SOWC 908 in einem nicht betätigten Zustand sind.
Unter Bezugnahme auf die 22 und 23 wird - in Verbindung mit einer ersten aktiven Strebe 938 A, die in einer ersten in dem Außenlaufring 904 ausgebildeten Strebentasche 924 gelagert ist - eine alternative Strebenlagerungsanordnung für die ersten aktiven Streben 938 und die zweiten aktiven Streben 1038, gezeigt. Die erste aktive Strebe 938 beinhaltet einen ersten Schwenkzapfen 1100, der in einer zylindrischen ersten, in dem Außenlaufring 904 ausgebildeten Zapfenbohrung 1102 gehalten ist, und einen zweiten Schwenkzapfen 1104, der in einer zylindrischen zweiten, in dem Haltering 999 ausgebildeten Zapfenbohrung 1106 gehalten ist. Der erste Schwenkzapfen 1100 und der zweite Schwenkzapfen 1104 sind entlang einer gemeinsamen Schwenkachse „C“ ausgerichtet und erstrecken sich von dem Stoßsegment 970 der ersten aktiven Strebe 938 A nach außen. Ein Paar von wellenförmigen Federscheiben 1108 ist zwischen dem Außenlaufring 904 und der ersten aktiven Strebe 938 a und zwischen dem Haltering 999 und der ersten aktiven Strebe 938 angeordnet dargestellt. Diese Anordnung ist vorgesehen, um die aktive Strebe 938 A zu zentrieren und ein Kippen derselben in der Strebentasche 924 zu verhindern. Die Federscheiben 1108 sehen eine relativ leichte Zentrierlast an den Streben vor, welche die Schwenkbewegung der Streben nicht beeinträchtigt. Während zwei Federscheiben 1108 auf gegenüberliegenden Seiten dargestellt sind, kann auch nur eine solche Federscheibe 1108 erforderlich sein.
Die 24 und 25 zeigen eine weitere alternative Strebenlagerungsanordnung für die ersten aktiven Streben 938 und die zweiten aktiven Streben 1038 der bidirektionalen Kupplungsanordnung 900. Insbesondere ist die erste aktive Strebe 938B in der ersten, in dem Außenlaufring 904 ausgebildeten Strebentasche 924 montiert dargestellt. Die erste aktive Strebe 938B beinhaltet eine durch ihr Stoßsegment 970 gebildete Schwenkbohrung 1120, die dazu eingerichtet ist, einen Schwenkzapfen 1122 aufzunehmen, der innerhalb der ersten Strebentasche 924 an dem Außenlaufring 914 ausgebildet (oder an diesem fixiert) ist. Die Schwenkbohrung 1120 ist so bemessen, dass sie einen größeren Durchmesser hat als der Schwenkzapfen 1122, um dazwischen einen rohrförmigen Abstandshalter 1124 aufzunehmen. Der rohrförmige Abstandshalter 1124 definiert eine Reihe von durchgehenden Nasen 1126 mit einer Außenfläche, die mit der Schwenkbohrung 1120 in Eingriff steht, und eine Innenfläche, die mit dem Schwenkzapfen 1122 in Eingriff steht. In einer Konstruktion ist zwischen dem Schwenkzapfen 1122, der Strebenschwenkbohrung 1120 und dem röhrenförmigen Abstandshalter 1124 ein vorbestimmtes Maß an Spiel vorgesehen. Die Materialstärke des Abstandshalters 1124 wird relativ dünn gewählt, damit der Abstandshalter 1124 sich verformen/ausweichen kann, wenn die aktive Strebe 938B mit den ersten Ratschenzähnen 914 in Eingriff ist. Dadurch wird die Reibung minimiert und Lasten werden über die Laufringe und nicht über den Schwenkzapfen 1122 übertragen. Der Abstandshalter 1124 ist jedoch stabil genug, um einen direkten Kontakt zwischen dem Zapfen 1122 und der Strebe 938B zu verhindern. Die Halteringe 999, 1099 werden auch hier verwendet, um die aktiven Streben axial zurückzuhalten.
Die 26 bis 28 zeigen eine weitere gemäß der Lehre der vorliegenden Offenbarung aufgebaute Ausführungsform einer bidirektionalen Kupplungsanordnung 1200. Die bidirektionale Kupplungsanordnung 1200 beinhaltet einen drehenden Innenlaufring 1202, einen drehenden Außenlaufring 1204, eine erste SOWC 1206 und eine zweite SOWC 1208. Der Innenlaufring 1202 ist einstückig mit einem ersten Drehelement dargestellt, das auch als Abtriebswelle 1210 bezeichnet werden kann, und beinhaltet ein Kupplungsringsegment 1212 mit einer Mehrzahl von Ratschenzähnen 1214, die sich von diesem erstrecken. Die Ratschenzähne 1214 können sich entlang einer Länge der Abtriebswelle 1210 erstrecken und können selektiv durch eine oder beide der SOWCs 1206, 1208 in Eingriff gebracht werden. Der Außenlaufring 1204 ist drehfest mit einem zweiten Drehelement verbunden, das als Antriebswelle oder Drehmomentrohr 1220 bezeichnet werden kann.
Der Außenlaufring 1204 kann viele der gleichen Merkmale des oben beschriebenen Außenlaufrings 904 aufweisen. Die Welle 1210 und das Drehmomentrohr 1220 können in ähnlicher Weise wie die Anordnung 900 über Lagereinheiten relativ zueinander drehbar gelagert sein. Zwischen den Drehelementen und verschiedenen Gehäusen und Kapselungen können ähnliche Lagereinheiten angeordnet sein. Ein Elektromotor oder eine andere Leistungsquelle kann mit dem Drehmomentrohr 1220 (oder einer anderen Antriebswelle oder einem Drehelement) wirkverbunden sein, um das Drehmomentrohr 1220 anzutreiben. In Abhängigkeit von dem eingesteuerten Zustand der bidirektionalen Kupplungsanordnung 1220 kann das Drehmomentrohr 1220 ein Drehmoment auf die Abtriebswelle 1210 übertragen und/oder in beiden Drehrichtungen freilaufen oder ratschen.
Der Außenlaufring 1204 kann ähnlich wie der Außenlaufring 904 eine erste Stirnfläche 1222, die erste Strebentaschen 1224 definiert, und eine zweite Stirnfläche 1226, die zweite Strebentaschen 1228 definiert, definieren. Die Strebentaschen 1224 und 1228 umgeben beide das Kupplungsringsegment 1212. Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Kupplungsringsegment 1212 ähnlich wie die Anordnung 900 in separate Segmente unterteilt sein, wobei die Strebentaschen 1224 und 1228 die separaten Segmente umgeben.
Gemäß einem Aspekt beinhaltet die erste SOWC 1206 eine erste Spuleneinheit 1234, einen ersten Anker 1236 und eine Mehrzahl von ersten aktiven Streben 1238, die innerhalb der ersten Strebentaschen 1224 angeordnet sind. Die zweite SOWC 1208 weist eine ähnliche Struktur auf und ist symmetrisch zu dem Außenlaufring 1204 angeordnet. Zur Erörterung wird auf die ersten aktiven Streben 1238, die erste Spuleneinheit 1234 etc. Bezug genommen. Es versteht sich, dass die verschiedenen entsprechenden „zweiten“ Merkmale in ähnlicher Weise symmetrisch angeordnet sind und eine zweite Spuleneinheit 1334, zweite aktive Streben 1338, einen zweiten Anker 1336 und entsprechende Teile derselben beinhalten können. Die Spuleneinheiten 1234, 1334 können so angeordnet sein, dass sie die Anker 1236, 1336 umgeben, wobei die Erregung der Spuleneinheiten 1234, 1334 eine entsprechende axiale Verschiebung der Anker 1236, 1336 bewirken kann.
Die Anker 1236, 1336 unterscheiden sich von den oben beschriebenen Ankern, die in der Anordnung 900 verwendet werden. Der erste Anker 1236 beinhaltet einen ersten Basisabschnitt 1237 und eine erste Aktuatorplatte 1239, und der zweite Anker 1336 beinhaltet einen zweiten Basisabschnitt 1337 und eine zweite Aktuatorplatte 1339. Die Aktuatorplatten 1239 und 1339 ähneln den Ankern 936 und 1036 insofern, als sich die Aktuatorplatten 1239 und 1339 in Reaktion auf das Erregen der entsprechenden Spuleneinheiten 1234, 1334 verschieben. Außerdem sind die Aktuatorplatten 1239, 1339 der Anker 1236, 1336, ähnlich wie die Anker 936, 1036 der Anordnung 900, drehfest mit dem Außenlaufring 1204 verbunden.
Der Basisabschnitt 1237 des Ankers 1236 beinhaltet einen magnetischen Abschnitt 1237a und einen nicht-magnetischen Abschnitt 1237b. Der nicht-magnetische Teil 1237b kann aus rostfreiem Stahl hergestellt sein. Der Basisabschnitt 1237 ist relativ zu der Spuleneinheit 1234 fixiert, sodass sich der Basisabschnitt 1237 nicht dreht. Aufgrund dieser Nicht-Drehung des Basisabschnitts 1237 kann der Basisabschnitt 1237 durch enge Toleranzen positioniert/geführt werden. Im Gegensatz zu der Anordnung 900 gibt es keine Lager- oder Rollkugel-Stützstruktur am Außendurchmesser des Außenlaufrings 1204, da der Anker 1236 nicht am Außendurchmesser des Außenlaufrings 1204 anliegt, oder am Außendurchmesser des Außenlaufrings 1204 positioniert/geführt werden muss. Wie in der 26 gezeigt, ist vielmehr radial zwischen dem Basisabschnitt 1237 und dem Außendurchmesser des Außenlaufrings 1204 ein ringförmiger Spalt definiert.
Die Aktuatorplatte 1239 verschiebt sich in Reaktion auf das Erregen der Spulen 1234 axial relativ zu dem Basisabschnitt 1237. Wie weiter unten beschrieben, bewirkt die Betätigung der Aktuatorplatte 1239 in Richtung des Außenlaufrings 1204, dass die aktiven Streben 1238 relativ zu dem Kupplungsringsegment (aus einer nominal ausgefahrenen Stellung 1212, in welche die aktiven Streben 1238 vorgespannt sind) in eine nicht ausgefahrene Stellung betätigt werden. Wenn die Aktuatorplatte 1239 sich in einem nicht betätigten Zustand befindet, sind die aktiven Streben 1239 in den ausgefahrenen Zustand vorgespannt und stehen mit dem Kupplungsringsegment 1212 in Eingriff, um Drehmoment zu übertragen. Die Aktuatorplatte 1239 ist drehfest mit dem Außenlaufring 1204 verbunden, sodass eine Drehung des Außenlaufrings 1204 zusammen mit der Welle 1220 eine entsprechende Drehung der Aktuatorplatte 1239 bewirkt und eine gewünschte Ausrichtung der Aktuatorplatte 1239 mit den aktiven Streben 1238 aufrechterhält, unabhängig davon, ob sich die Aktuatorplatte 1239 in einer betätigten Stellung oder einer zurückgezogenen, nicht betätigten Stellung befindet. Die Aktuatorplatte 1238 ist in die nicht betätigte Stellung vorgespannt, sodass, wenn die Spulen 1234 entregt sind, die Aktuatorplatte 1239 sich weg von einem Eingriff mit dem Außenlaufring 1204 verschiebt.
Die Aktuatorplatte 1239 ist - beispielsweise durch eine Feder 1290, die axial zwischen der Aktuatorplatte 1239 und dem Außenlaufring 1204 angeordnet ist - axial weg von dem Außenlaufring 1204 vorgespannt. Wenn die Spulen 1234 nicht mehr erregt werden, kehrt die Aktuatorplatte folglich in eine nicht betätigte und zurückgezogene Stellung, axial weg von dem Außenlaufring 1204, zurück.
Die in der 27 gezeigte Aktuatorplatte 1239 beinhaltet verschiedene Strukturen, um drehfest mit dem Außenlaufring 1204 verbunden zu bleiben und die aktiven Streben 1238 zu betätigen. Gemäß einem Aspekt beinhaltet die Aktuatorplatte 1239 eine Mehrzahl von sich axial erstreckenden Ansätzen 1288, die von der Oberfläche der Platte 1239, die dem Außenlaufring 1204 zugewandt ist, vorstehen. Die Aktuatorplatte 1239 beinhaltet ferner eine Mehrzahl von Ausnehmungen 1289. Wie in der 27 dargestellt, sind die in der Platte ausgebildeten Ausnehmungen 1289 in Umfangsrichtung neben den Ansätzen 1288 angeordnet. Die Ansätze 1288 definieren im Inneren einen Hohlraum 1291, der so eingerichtet sein kann, dass er einen entsprechenden Zapfen oder Stift 1293 des Außenlaufrings 1204 aufnimmt, wodurch der Außenlaufring 1204 und die Aktuatorplatte 1239 drehfest gehalten werden, während eine axiale Bewegung zum Aktivieren der aktiven Streben 1238 zugelassen wird.
Um die aktiven Streben 1238 zu aktivieren, enthält die Aktuatorplatte 1239 eine Mehrzahl von Dübeln 1254, die in entsprechende Ausnehmungen der Aktuatorplatte 1239 eingepresst sein können. Die Dübel 1254 können ein abgerundetes Ende aufweisen. Gemäß einem weiteren Aspekt können die Dübel 1254 auf andere Weise, wie etwa über eine Gewindeverbindung, Klebstoff oder dergleichen, an der Aktuatorplatte 1239 fixiert sein. Gemäß einem weiteren Ansatz können die Dübel 1254 einstückig mit der Aktuatorplatte 1239 ausgebildet sein. Die Dübel 1254 sind so bemessen und angeordnet, dass sie an den aktiven Streben 1238 anliegen, um die aktiven Streben 1238 zu aktivieren.
Nunmehr wird auf die 28 Bezug genommen, in der eine aktive Strebe 1238 der Mehrzahl von ersten aktiven Streben 1238 oder der Mehrzahl von zweiten aktiven Streben 1338 gezeigt ist. Gemäß einem Aspekt kann die aktive Strebe 1238 eine zentrale Öffnung 1420 oder Durchgangsbohrung - die auch als eine Schwenkbohrung bezeichnet werden kann - beinhalten, um welche sich die aktive Strebe 1238 in Reaktion auf eine Aktivierung/Betätigung verschwenken kann. Die aktive Strebe 1238 kann in ähnlicher Weise wie in den 24 und 25 gezeigt - wo die aktive Strebe 1238 auf einen in einer Tasche des Außenlaufrings 1204 angeordneten Schwenkzapfen aufgesetzt ist - an dem Außenlaufring 1204 angeordnet sein, sodass der Schwenkzapfen in der zentralen Öffnung 1420 aufgenommen und in dieser angeordnet ist. Ein radialer Abstandshalter, wie beispielsweise der oben beschriebene radiale Abstandshalter 1124, kann innerhalb der zentralen Öffnung 1420 radial zwischen dem Positionierzapfen und der aktiven Strebe 1238 angeordnet sein.
Die aktive Strebe 1238 beinhaltet ferner - ähnlich wie die oben für die Anordnung 900 beschriebenen aktiven Streben 938 - ein Endsegment 1272 und ein Eingriffssegment 1274. Wie in FIG. gezeigt, unterscheiden sich die Formen des Endsegments 1272 und des Eingriffssegments 1274 allerdings geringfügig. Beispielsweise ist das Endsegment 1272 kürzer. Weitere Unterschiede werden nachstehend beschrieben.
Die aktiven Streben 1238 können ähnlich arbeiten wie die oben beschriebenen Streben der Anordnung 900. Beispielsweise können die aktiven Streben 1238 durch eine Feder, die der oben beschriebenen Feder 970 ähnelt, in einen Eingriffszustand/eine ausgefahrene Stellung vorgespannt sein. Die aktive Strebe 1238 kann eine in dem Eingriffssegment 1274 ausgebildete Federausnehmung 1271 beinhalten, wobei die Federausnehmung 1271 ein Ende der Vorspannfeder, welche die aktive Strebe 1238 in Richtung der ausgefahrenen Stellung vorspannt, aufnimmt und zu dieser in Kontakt steht.
Ähnlich wie die zuvor beschriebenen aktiven Streben können die aktiven Streben 1238 in Reaktion auf eine Betätigung des Ankers 1236 betätigt oder zum Verschwenken in Richtung einer zurückgezogenen oder nicht ausgefahrenen Stellung aktiviert werden. Insbesondere können die aktiven Streben 1238 - in Reaktion auf eine axiale Verschiebung der Aktuatorplatte 1239 des Ankers 1236 in Eingriff mit oder in Anlage mit der aktiven Strebe 1238 - von der ausgefahrenen Stellung weg und in die zurückgezogene, nicht ausgefahrene Stellung verschwenkt werden.
Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen aktiven Streben beinhaltet die aktive Strebe 1238 eine Rampenfläche 1273 an dem Endsegment 1272. Die Rampenfläche 1273 ist axial mit den Dübeln 1254 der Aktuatorplatte 1239 ausgerichtet. Dementsprechend liegen die Dübel 1254 an der Rampenfläche 1273 an, wenn sich die Aktuatorplatte 1239 in Eingriff/Anlage mit den aktiven Streben 1238 verschiebt, wodurch bewirkt wird, dass sich die aktive Strebe 1238 in die zurückgezogene, nicht ausgefahrene Stellung verschwenkt. Wenn sich die Aktuatorplatte 1239 weg von einem Eingriff mit den Streben 1238 verschiebt, schwenken die Streben 1238 aufgrund der Vorspannung der Feder, die auf das Eingriffssegment 1274 wirkt, in die ausgefahrene Stellung zurück. Durch Ausrichten der Dübel 1254 der Aktuatorplatte 1239 mit den aktiven Streben 1238 und Inkontaktbringen an der Rampenfläche 1273 der aktiven Streben 1238 kann ein sanfterer Lauf und eine geringere Seitenlast (in den Außenlaufring 1204 oder den Schwenkzapfen vorspannend) erreicht werden.
Die Aktuatorplatte 1239 ist durch die Federn 1290, die zwischen der Aktuatorplatte 1239 und dem Außenlaufring 1204 angeordnet sind, weg von dem Außenlaufring 1204 vorgespannt. In der zuvor beschriebenen Anordnung 900 umgaben die Federn 990 die Bolzen 988, die den Anker drehend an Ort und Stelle halten. Für die Anordnung 1200 können die Federn 1290 benachbart zu den Ansätzen 1288 angeordnet und in den Ausnehmungen 1289 positioniert sein, wobei entsprechende Ausnehmungen in den Flächen des Außenlaufrings 1204 ausgebildet sind.
Wie oben beschrieben, dreht sich die Aktuatorplatte 1239 zusammen mit dem Außenlaufring 1204. Dementsprechend dreht sich die Aktuatorplatte 1239 relativ zu dem Basisabschnitt 1237 des Ankers 1236. Um eine Drehung zwischen dem Basisabschnitt 1237 und der Aktuatorplatte 1239 zu erleichtern, kann ein Lager 1241 axial dazwischen angeordnet sein.
Die oben beschriebene Funktionalität für vier Betriebsmodi, einschließlich SPERREN-SPERREN, FREILAUF, RATSCHEN-SPERREN und SPERREN-RATSCHEN, kann unter Verwendung der Anordnung 1200 auf die gleiche Weise erreicht werden, wie sie oben in Bezug auf die Anordnung 900 beschrieben wurde. In ähnlicher Weise können viele der gleichen konstruktiven Aspekte der Anordnung 900 auf die Anordnung 1200 angewendet werden, es sei denn, die Komponenten unterscheiden sich deutlich hinsichtlich Größe, Form oder Anordnung.
Beispielsweise unterscheidet sich die Anordnung 1200 dadurch deutlich von der Anordnung 900, dass der Anker 1236 der Anordnung 1200 zwei Teile beinhaltet: den Basisabschnitt 1237 und die Aktuatorplatte 1239, wobei der Basisabschnitt 1237 ortsfest bleibt und relativ zu den Spulen 1234 an Ort und Stelle fixiert ist, und die Aktuatorplatte 1239 der Abschnitt ist, der sich zusammen mit dem Außenlaufring 1204 dreht. Die Spulen 1234, 1334 in der Anordnung 1200 sind symmetrisch. Die aktiven Streben 1238 umfassen die Rampenfläche 1273, anstatt den Ansatz 954 mit einer rampenförmigen Fläche aufzuweisen, der sich in Richtung der nicht rampenförmigen Strebe 938 translatorisch verschiebt.
Wie bei der Anordnung 900 ist der Außenlaufring 1204 der Anordnung 1200 jedoch drehfest mit einem der Antriebs- oder Abtriebsdrehelemente verbunden und beinhaltet auf jeder Seite des Außenlaufrings 1204 Strebentaschen zur Aufnahme der aktiven Streben 1238, 1338. Die aktiven Streben 1238, 1338 auf jeder Seite werden selektiv ausgefahren, um zwischen den Antriebs-/Abtriebsdrehelementen ein Drehmoment in einer gewünschten Drehrichtung zu übertragen. Die Spulen 1234, 1334 werden erregt, um den Anker 1236, 1336 axial in Eingriff/in Anlage mit den aktiven Streben 1238, 1338 zu verschieben, um diese in eine zurückgezogene und nicht ausgefahrene Stellung zu verschwenken. Im Falle des Ankers 1236, 1336 der Anordnung 1200 verschiebt sich ein Abschnitt des Ankers 1236, 1336 axial, ist drehfest mit dem Außenlaufring 1204 verbunden und dreht sich zusammen mit dem Außenlaufring 1204, während sich im Falle des Ankers 936, 1036 der Anordnung 900 der gesamte Anker verschiebt und sich zusammen mit dem Außenlaufring 904 dreht.
Es versteht sich, dass die obige Erörterung in erster Linie auf die erste Aktuatorplatte 1239 und die erste Mehrzahl von aktiven Streben 1238 bezogen war. Die gegenüberliegende Seite des Außenlaufrings 1204 beinhaltet eine ähnliche Struktur für die zweite Aktuatorplatte 1339 und die zweite Mehrzahl von aktiven Streben 1338. Wie in der 26 gezeigt, sind die Mechanismen zur Betätigung der Merkmale auf der gegenüberliegenden Seite des Außenlaufrings 1204 ähnlich und symmetrisch, und daher können sich die obigen Beschreibungen gleichermaßen auf die gegenüberliegende Seite beziehen.
Wie in der 26 veranschaulicht, ist die Anordnung 1200 in einem Gehäuse angeordnet dargestellt. Das Gehäuse kann jede Art von Gehäuse sein, in dem üblicherweise eine Kupplungsanordnung, wie etwa ein Getriebegehäuse oder ein Achsgehäuse, aufgenommen ist.
Die bidirektionale Kupplungsanordnung 1200 der 26 kann in einer Vielzahl von Umsetzungen verwendet werden, einschließlich der in den 2 bis 6 gezeigten, oder in anderen Umsetzungen, in denen die Kupplungsanordnung 900 verwendet werden kann. Die Kupplungsanordnung 900 kann auch in den in den 2 bis 6 gezeigten Umsetzungen verwendet werden.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Offenbarung einschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese spezielle Ausführungsform beschränkt, sondern sind gegebenenfalls austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, auch wenn sie nicht speziell gezeigt oder beschrieben sind. Diese können auch in vielerlei Hinsicht variiert werden. Solche Varianten sind nicht als Abweichung von der Offenbarung anzusehen und alle derartigen Abwandlungen sollen in den Umfang der Offenbarung einbezogen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62/827235 [0001]

Claims

Bidirektionale Kupplungsanordnung für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, um ein rotierendes Trennmerkmal zwischen einem Paar von Drehkomponenten bereitzustellen, wobei die bidirektionale Kupplungsanordnung beinhaltet: ein Drehantriebselement; ein Drehabtriebselement; einen Außenlaufring, der mit einem des Antriebs- und Abtriebselements drehfest verbunden ist und eine erste und eine zweite Strebentasche definiert; einen Innenlaufring, der mit dem anderen des Antriebs- und Abtriebselements drehfest verbunden ist und Ratschenzähne definiert; eine erste auswählbare Einwegkupplung (SOWC), die eine erste, an einem ortsfesten Element fixierte Spuleneinheit aufweist, eine erste aktive Strebe, die in der ersten Strebentasche für eine Schwenkbewegung zwischen einer nicht ausgefahrenen Stellung, in der sie nicht mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, und einer ausgefahrenen Stellung, in der sie mit den ersten Ratschenzähnen in Eingriff steht, gelagert ist, und mindestens einen Abschnitt eines ersten Ankers, der drehfest mit dem Außenlaufring verbunden ist und in Reaktion auf die Erregung der ersten Spuleneinheit zwischen einer nicht betätigten Stellung und einer betätigten Stellung axial beweglich ist, und ein erstes Strebeneingriffsmerkmal, das sich von dem ersten Anker erstreckt und dazu eingerichtet ist, die erste aktive Strebe in Reaktion auf die Bewegung des ersten Ankers aus seiner nicht betätigten Stellung in seine betätigte Stellung aus ihrer ausgefahrenen Stellung in ihre nicht ausgefahrene Stellung zu bewegen; und eine zweite auswählbare Einwegkupplung (SOWC) die eine zweite, an dem ortsfesten Element fixierte Spuleneinheit aufweist, eine zweite aktive Strebe, die in der zweiten Strebentasche für eine Schwenkbewegung zwischen einer nicht ausgefahrenen Stellung, in der sie nicht mit den zweiten Ratschenzähnen in Eingriff steht, und einer ausgefahrenen Stellung, in der sie mit den zweiten Ratschenzähnen in Eingriff steht, gelagert ist, und mindestens einen Abschnitt eines zweiten Ankers, der mit dem Außenlaufring drehfest verbunden ist und in Reaktion auf die Erregung der zweiten Spuleneinheit zwischen einer nicht betätigten Stellung und einer betätigten Stellung axial beweglich ist, und ein zweites Strebeneingriffsmerkmal, das sich von dem zweiten Anker erstreckt und dazu eingerichtet ist, die zweite aktive Strebe in Reaktion auf die Bewegung des zweiten Ankers aus seiner nicht betätigten Stellung in seine betätigte Stellung aus ihrer ausgefahrenen Stellung in ihre nicht ausgefahrene Stellung zu bewegen.
Bidirektionale Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Strebentasche in einer ersten Stirnfläche des Außenlaufrings ausgebildet ist und die zweite Strebentasche in einer zweiten Stirnfläche des Außenlaufrings ausgebildet ist.
Bidirektionale Kupplungsanordnung nach Anspruch 2, wobei die Ratschenzähne erste Ratschenzähne beinhalten, die an einem ersten Kupplungsringsegment ausgebildet sind, das sich von dem Innenlaufring erstreckt, und zweite Ratschenzähne, die an einem zweiten Kupplungsringsegment ausgebildet sind, das sich von dem Innenlaufring erstreckt, und wobei die erste aktive Strebe in der ersten Strebentasche in Ausrichtung mit dem ersten Kupplungsringsegment gelagert ist, während die zweite aktive Strebe in der zweiten Strebentasche in Ausrichtung mit dem zweiten Kupplungsringsegment gelagert ist.
Bidirektionale Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, die einen SPERREN-SPERREN-Modus herstellt, wenn sowohl die erste als auch die zweite Spuleneinheit in einem nicht erregten Zustand sind, die einen FREILAUF-Modus herstellt, wenn sowohl die erste als auch die zweite Spuleneinheit in einem erregten Zustand sind, die einen SPERREN-RATSCHEN-Modus herstellt, wenn die erste Spuleneinheit in ihrem nicht erregten Zustand und die zweite Spuleneinheit in ihrem erregten Zustand ist, und die einen RATSCHEN-SPERREN-Modus herstellt, wenn die erste Spuleneinheit in ihrem erregten Zustand ist und die zweite Spuleneinheit in ihrem nicht erregten Zustand ist.
Bidirektionale Kupplungsanordnung nach Anspruch 1,wobei die erste SOWC ferner eine erste Strebenfeder beinhaltet, die in einer ersten, in dem Außenlaufring ausgebildeten Federtasche gelagert ist, und die betreibbar ist, die erste aktive Strebe normalerweise in Richtung ihrer ausgefahrenen Stellung vorzuspannen, und wobei die zweite SOWC ferner eine zweite Strebenfeder beinhaltet, die in einer zweiten, in dem Außenlaufring ausgebildeten Federtasche gelagert ist, und die betreibbar ist, die zweite aktive Strebe normalerweise in Richtung ihrer ausgefahrenen Stellung vorzuspannen.
Bidirektionale Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Strebentasche in einer ersten Stirnfläche des Außenlaufrings ausgebildet ist und die zweite Strebentasche in einer zweiten Stirnfläche des Außenlaufrings ausgebildet ist, und wobei die Ratschenzähne erste Ratschenzähne, die an einem ersten Kupplungsringsegment des Innenlaufrings ausgebildet sind, und zweite Ratschenzähne, die an einem zweiten Kupplungsringsegment des Innenlaufrings ausgebildet sind, beinhalten.
Bidirektionale Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der erste Anker einen ersten Basisabschnitt und eine erste Aktuatorplatte beinhaltet, und der zweite Anker einen zweiten Basisabschnitt und eine zweite Aktuatorplatte beinhaltet, wobei die erste und die zweite Aktuatorplatte die Abschnitte des ersten und des zweiten Ankers sind, die mit dem Außenlaufring drehfest verbunden sind, und der erste und der zweite Basisabschnitt relativ zu der ersten und der zweiten Spuleneinheit fixiert sind.
Bidirektionale Kupplungsanordnung nach Anspruch 7, wobei eine erste Kopplungsschnittstelle zwischen dem Außenlaufring und einem oder mehreren Ansätzen der ersten Aktuatorplatte eingerichtet ist, um die erste Aktuatorplatte zur Drehung mit dem Außenlaufring zu koppeln, während eine bidirektionale Axialbewegung der ersten Aktuatorplatte relativ zu dem Außenlaufring zwischen ihrer nicht betätigten und ihrer betätigten Stellung ermöglicht wird, und wobei eine erste Anker-Vorspannanordnung dazu betreibbar ist, die erste Aktuatorplatte normalerweise in Richtung ihrer nicht betätigten Stellung vorzuspannen, und wobei eine zweite Kopplungsschnittstelle zwischen dem Außenlaufring und einem oder mehreren Ansätzen der zweiten Aktuatorplatte eingerichtet ist, um die zweite Aktuatorplatte zur Drehung mit dem Außenlaufring zu koppeln, während eine bidirektionale Axialbewegung der zweiten Aktuatorplatte relativ zu dem Außenlaufring zwischen ihrer nicht betätigten und ihrer betätigten Stellung zugelassen wird, und wobei eine zweite Anker-Vorspannanordnung betreibbar ist, die zweite Aktuatorplatte normalerweise in Richtung ihrer nicht betätigten Stellung vorzuspannen.
Bidirektionale Kupplungsanordnung nach Anspruch 8, wobei die erste Spuleneinheit so ausgerichtet ist, dass sie die erste Aktuatorplatte umgibt, und wobei die zweite Spuleneinheit so ausgerichtet ist, dass sie die zweite Aktuatorplatte umgibt.
Bidirektionale Kupplungsanordnung nach Anspruch 9, wobei der erste und der zweite Basisabschnitt jeweils einen magnetischen Abschnitt und einen nicht magnetischen Abschnitt beinhalten.
Bidirektionale Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, die dazu eingerichtet ist, eine Trennkupplung zwischen einem Elektromotor, der das Antriebselement antreibt, und einem Getriebezug, der durch das Abtriebselement angetrieben wird, bereitzustellen.
Bidirektionale Kupplungsanordnung nach Anspruch 11, wobei der Elektromotor und der Getriebezug Teil eines elektrischen Transaxle oder einer elektrischen Antriebsachse sind.
Bidirektionale Kupplungsanordnung, Folgendes beinhaltend: ein erstes Drehelement; ein zweites Drehelement; einen Innenlaufring, der drehfest mit dem ersten Drehelement verbunden ist und Ratschenzähne definiert; einen Außenlaufring, der drehfest mit dem zweiten Drehelement verbunden ist; eine erste auswählbare Einwegkupplung (SOWC), die eine erste, an einem ortsfesten Element fixierte Spuleneinheit aufweist, eine erste aktive Strebe, die an dem Außenlaufring angebracht ist und für eine Schwenkbewegung zwischen einer nicht ausgefahrenen Stellung, in der sie nicht mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, und einer ausgefahrenen Stellung, in der sie mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, gelagert ist, und einen axial verschiebbaren ersten Aktuator, der drehfest mit dem Außenlaufring verbunden ist und in Reaktion auf die Erregung der ersten Spuleneinheit zwischen einer nicht betätigten Stellung und einer betätigten Stellung axial beweglich ist, und ein erstes Strebeneingriffsmerkmal, das sich von dem ersten Aktuator erstreckt und dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf die Bewegung des ersten Aktuators aus seiner nicht betätigten Stellung in seine betätigte Stellung, die erste aktive Strebe aus ihrer ausgefahrenen Stellung in ihre nicht ausgefahrene Stellung zu bewegen; und eine zweite auswählbare Einwegkupplung (SOWC) die eine zweite, an dem ortsfesten Element fixierte Spuleneinheit, aufweist, eine zweite aktive Strebe, die an dem Außenlaufring angebracht ist und für eine Schwenkbewegung zwischen einer nicht ausgefahrenen Stellung, in der sie nicht mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, und einer ausgefahrenen Stellung, in der sie mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, gelagert ist, und einen axial verschiebbaren zweiten Aktuator, der drehfest mit dem Außenlaufring verbunden ist und in Reaktion auf die Erregung der zweiten Spuleneinheit zwischen einer nicht betätigten Stellung und einer betätigten Stellung axial beweglich ist, und ein zweites Strebeneingriffsmerkmal, das sich von dem zweiten Aktuator erstreckt und dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf die Bewegung des zweiten Aktuators aus seiner nicht betätigten Stellung in seine betätigte Stellung, die zweite aktive Strebe aus ihrer ausgefahrenen Stellung in ihre nicht ausgefahrene Stellung zu bewegen.
Bidirektionale Kupplungsanordnung nach Anspruch 13, wobei der erste Aktuator eine erste Aktuatorplatte ist, wobei die erste Aktuatorplatte innerhalb eines ersten Basisabschnitts angeordnet ist, wobei der erste Basisabschnitt relativ zu der ersten Spuleneinheit fixiert ist, und die erste Aktuatorplatte relativ zu dem ersten Basisabschnitt drehbar ist, und wobei der zweite Aktuator eine zweite Aktuatorplatte ist, wobei die zweite Aktuatorplatte innerhalb eines zweiten Basisabschnitts angeordnet ist, wobei der zweite Basisabschnitt relativ zu der zweiten Spuleneinheit fixiert ist, und die zweite Aktuatorplatte relativ zu dem zweiten Basisabschnitt drehbar ist.
Bidirektionale Kupplungsanordnung nach Anspruch 13, wobei das erste und das zweite Eingriffsmerkmal als ein Dübel ausgebildet sind und die erste und die zweite aktive Strebe eine Rampenfläche beinhalten, wobei der Dübel sich axial bewegt und an der Rampenfläche anliegt, um die erste oder die zweite aktive Strebe in die nicht ausgefahrene Stellung zu bewegen.
Verfahren zum Steuern einer bidirektionalen Kupplungsanordnung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Drehen eines ersten Drehelements; selektives Übertragen eines Drehmoments von dem ersten Drehelement auf ein zweites Drehelement; wobei ein Innenlaufring mit dem ersten Drehelement drehfest verbunden ist und Ratschenzähne definiert; wobei ein Außenlaufring mit dem zweiten Drehelement drehfest verbunden ist; Erregen einer ersten Spuleneinheit, die an einem ortsfesten Element fixiert ist; in Reaktion auf eine Erregung der ersten Spuleneinheit, axiales Verschieben eines ersten Aktuators, der drehfest mit dem Außenlaufring verbunden ist, zwischen einer nicht betätigten Stellung und einer betätigten Stellung, wobei der erste Aktuator ein erstes Strebeneingriffsmerkmal aufweist, das von diesem hervorsteht; in Reaktion auf das Verschieben des ersten Aktuators in die betätigte Stellung, Inkontaktbringen einer ersten aktiven Strebe mit dem ersten Strebeneingriffsmerkmal, wobei die erste aktive Strebe an dem Außenlaufring angebracht ist und für eine Schwenkbewegung zwischen einer nicht ausgefahrenen Stellung, in der sie nicht mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, und einer ausgefahrenen Stellung, in der sie mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, gelagert ist; in Reaktion auf das Inkontaktbringen der ersten aktiven Strebe mit dem ersten Strebeneingriffsmerkmal, Verschwenken der ersten aktiven Strebe aus ihrer ausgefahrenen Stellung in ihre nicht ausgefahrene Stellung; Erregen einer zweiten Spuleneinheit, die an einem ortsfesten Element fixiert ist; in Reaktion auf eine Erregung der zweiten Spuleneinheit, axiales Verschieben eines zweiten Aktuators, der drehfest mit dem Außenlaufring verbunden ist, zwischen einer nicht betätigten Stellung und einer betätigten Stellung, wobei der zweite Aktuator ein zweites Strebeneingriffsmerkmal aufweist, das von diesem hervorsteht; in Reaktion auf das Verschieben des zweiten Aktuators in die betätigte Stellung, Inkontaktbringen einer zweiten aktiven Strebe mit dem zweiten Strebeneingriffsmerkmal, wobei die zweite aktive Strebe an dem Außenlaufring angebracht ist und für eine Schwenkbewegung zwischen einer nicht ausgefahrenen Stellung, in der sie nicht mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, und einer ausgefahrenen Stellung, in der sie mit den Ratschenzähnen in Eingriff steht, gelagert ist; in Reaktion auf das Inkontaktbringen der zweiten aktiven Strebe mit dem zweiten Strebeneingriffsmerkmal, Verschwenken der zweiten aktiven Strebe aus ihrer ausgefahrenen Stellung in ihre nicht ausgefahrene Stellung; wobei das erste und das zweite Drehelement drehentkoppelt sind, wenn die erste und die zweite aktive Strebe in der nicht ausgefahrenen Stellung sind; wobei das erste und das zweite Drehelement ein Drehmoment in einer ersten Drehrichtung übertragen, wenn eine der ersten und zweiten aktiven Strebe in der ausgefahrenen Stellung ist und die andere der ersten und zweiten aktiven Strebe in der nicht ausgefahrenen Stellung ist; wobei das erste und das zweite Drehelement ein Drehmoment in der ersten Drehrichtung und in einer zweiten Drehrichtung übertragen, wenn sowohl die erste als auch die zweite aktive Strebe in der ausgefahrenen Stellung sind.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der erste und der zweite Aktuator eine Aktuatorplatte eines Ankers ist, wobei der Anker ferner einen Basisabschnitt beinhaltet, wobei die Aktuatorplatten sich relativ zu den Basisabschnitten drehen, wobei die Basisabschnitte relativ zu den Spuleneinheiten fixiert sind.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die erste und die zweite aktive Strebe eine Rampenfläche beinhalten, wobei die Strebeneingriffsmerkmale an den Rampenflächen anliegen, um die erste und die zweite aktive Strebe zu verschwenken.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die erste und die zweite aktive Strebe in Richtung der ausgefahrenen Stellung vorgespannt sind.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der erste und der zweite Aktuator in Richtung der nicht betätigten Stellung vorgespannt sind.