DE112022002987T5

DE112022002987T5 - Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung

Info

Publication number: DE112022002987T5
Application number: DE112022002987.0T
Authority: DE
Inventors: Jordan Geiser; Carsten Behler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2022-05-27
Publication date: 2024-03-21
Also published as: US20220397164A1; CN117460899A; US11661979B2; WO2022260873A1

Abstract

Eine Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung schließt eine Achse, einen Klauenkupplungsring, einen ersten Ring, einen zweiten Ring und eine Vielzahl von Kipphebel ein. Der Klauenkupplungsring weist eine Vielzahl von ersten Zähnen auf. Der erste Ring schließt eine Vielzahl von zu den ersten Zähnen komplementären zweiten Zähnen, ein erstes Keilwellenprofil zum Aufnehmen einer ersten Welle und eine Vielzahl von ersten Aussparungen ein. Der zweite Ring schließt eine Vielzahl von zu den ersten Zähnen komplementären dritten Zähnen, ein zweites Keilwellenprofil zum Aufnehmen einer zweiten Welle und eine Vielzahl von zweiten Aussparungen ein. Die Vielzahl von Kipphebeln ist in einer der Vielzahl von ersten Aussparungen oder der Vielzahl von zweiten Aussparungen angeordnet, um zum Verhindern einer Drehung des ersten Rings relativ zu dem zweiten Ring in nur einer Drehrichtung selektiv in die andere der Vielzahl von ersten Aussparungen oder der Vielzahl von zweiten Aussparungen einzugreifen.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht Priorität der am 9. Juni 2021 eingereichten nicht vorläufigen US-Anmeldung Nr. 17/343,131 , deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme einbezogen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Klauenkupplung und insbesondere auf eine Klauenkupplung mit einer Sperrklinken-Freilaufkupplung.
Hintergrund
Klauenkupplungen und Freilaufkupplungen sind bekannt. Beispiele sind beispielsweise in US-Patent Nr. 7,101,301 von Haka für ein ZWEIGANG-VERTEILERGETRIEBE MIT ZENTRALDIFFERENTIAL, das eine Kupplungsanordnung einschließlich einer parallelen Freilaufkupplung und Klauenkupplung lehrt; US-Patent Nr. 7,694,793 von Wittkopp et al. für eine EINWEGKUPPLUNG MIT KLAUENKUPPLUNG UND SYNCHRONISIEREINRICHTUNG, die eine integrierte Freilaufkupplung, Klauenkupplungseinrückplatte und Synchronisierkupplung lehrt; US-Patent Nr. 9,011,289 von Goleski et al. für eine GETRIEBEKUPPLUNGSANORDNUNG, die eine Kupplungsanordnung lehrt, die eine formschlüssige Klauenkupplung und eine Freilaufkupplung kombiniert; und US-Patent Nr. 5,597,057 von Ruth et al. für eine FREILAUFKUPPLUNGSVORRICHTUNG, die eine Freilaufkupplungsvorrichtung lehrt, die ein Antriebselement mit Aussparungen, in den Aussparungen angeordnete Vorspannelemente, über den Vorspannelementen angeordnete Keile oder Strebe und ein angetriebenes Element mit Keileingriffsnuten lehrt, gezeigt
Kurzdarstellung
Beispielhafte Ausführungsformen umfassen im Allgemeinen eine Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung, einschließlich einer Achse, eines Klauenkupplungsrings, eines ersten Rings, eines zweiten Rings und einer Vielzahl von Kipphebel. Der Klauenkupplungsring weist einen ersten Innenumfang mit einer Vielzahl von ersten Zähnen auf. Der erste Ring ist koaxial zum Klauenkupplungsring und schließt einen ersten Außenumfang mit einer Vielzahl von zu den ersten Zähnen komplementären zweiten Zähnen, einen zweiten Innenumfang mit einem ersten Keilwellenprofil zum Aufnehmen einer ersten Welle und eine Vielzahl von ersten Aussparungen ein. Der zweite Ring ist koaxial zum Klauenkupplungsring und schließt einen zweiten Außenumfang mit einer Vielzahl von zu den ersten Zähnen komplementären dritten Zähnen, einen dritten Innenumfang mit einem zweiten Keilwellenprofil zum Aufnehmen einer zweiten Welle und eine Vielzahl von zweiten Aussparungen ein. Die Vielzahl von Kipphebeln ist in einer der Vielzahl von ersten Aussparungen oder der Vielzahl von zweiten Aussparungen angeordnet, um zum Verhindern einer Drehung des ersten Rings relativ zu dem zweiten Ring in nur einer Drehrichtung selektiv in die andere der Vielzahl von ersten Aussparungen oder der Vielzahl von zweiten Aussparungen einzugreifen.
In einer beispielhaften Ausführungsform steht die Vielzahl von ersten Zähnen mit der Vielzahl von zweiten Zähnen in Eingriff und eine axiale Verschiebung des Klauenkupplungsrings relativ zu dem zweiten Ring bringt die Vielzahl von ersten Zähnen mit der Vielzahl von dritten Zähnen in Eingriff, um den ersten Ring, den zweiten Ring und den Klauenkupplungsring miteinander für eine gemeinsame Drehung zu verriegeln. In einigen beispielhaften Ausführungsformen schließt die Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung auch eine Vielzahl von Federn ein. Jede der Vielzahl von Federn ist derart angeordnet, dass sie einen der Vielzahl von Kipphebeln in Eingriff mit einer der anderen der Vielzahl von ersten Aussparungen oder der Vielzahl von zweiten Aussparungen zwingt. In einer beispielhaften Ausführungsform verschiebt eine Drehung des ersten Rings relativ zu dem zweiten Ring in eine zweite Drehrichtung, die der nur einen Drehrichtung entgegengesetzt ist, die Vielzahl von Kipphebeln, um die Federn zusammenzudrücken.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen schließt die Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung auch eine Abdeckung ein, die an einem von dem ersten Ring oder dem zweiten Ring befestigt ist, um die Vielzahl von Kipphebeln axial in dem einen von dem ersten oder dem zweiten Ring zu halten. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Abdeckung durch Einpressen oder Verstemmen an dem einen von dem ersten Ring oder dem zweiten Ring befestigt. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Abdeckung ein Sprengring, der in einer Nut des einen von dem ersten Ring oder dem zweiten Ring angeordnet ist.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen ist die Vielzahl von Kipphebeln in der Vielzahl von ersten Aussparungen angeordnet. In einigen beispielhaften Ausführungsformen weist jede der Vielzahl von ersten Aussparungen eine erste zylindrische Fläche auf und jeder der Vielzahl von Kipphebeln weist eine zweite zylindrische Fläche, die eine der ersten zylindrischen Flächen berührt, und einen ersten Vorsprung auf, der sich von der zweiten zylindrischen Fläche radial nach außen erstreckt und derart angeordnet ist, dass er selektiv in eine der Vielzahl von zweiten Aussparungen eingreift. In einigen beispielhaften Ausführungsformen ist jeder der Vielzahl von Kipphebeln derart angeordnet, dass er um eine entsprechende Kipphebelachse parallel zu der Achse dreht, um in eine der Vielzahl von zweiten Aussparungen einzugreifen. In einer beispielhaften Ausführungsform weist jede der Vielzahl von zweiten Aussparungen eine sich radial erstreckende Rampe auf.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen weist jede der Vielzahl von ersten Aussparungen eine T-förmige Aussparung auf, jeder der Vielzahl von Kipphebeln weist eine T-Form auf und ist derart angeordnet, dass er in eine der T-förmigen Aussparungen passt, und die T-Form weist einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Basisabschnitt auf, der zum selektiven Eingriff in eine der Vielzahl von zweiten Aussparungen angeordnet ist. In einigen beispielhaften Ausführungsformen ist jeder der Vielzahl von Kipphebeln derart angeordnet, dass er um eine entsprechende Kipphebelachse senkrecht zu der Achse dreht, um in eine der Vielzahl von zweiten Aussparungen einzugreifen. In einer beispielhaften Ausführungsform weist jede der Vielzahl von zweiten Aussparungen eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Rampe auf.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen ist die Vielzahl von Kipphebeln in der Vielzahl von zweiten Aussparungen angeordnet. In einigen beispielhaften Ausführungsformen weist jede der Vielzahl von zweiten Aussparungen eine dritte zylindrische Fläche auf und jeder der Vielzahl von Kipphebeln weist eine vierte zylindrische Fläche, die eine der dritten zylindrischen Flächen berührt, und einen zweiten Vorsprung auf, der sich von der vierten zylindrischen Fläche radial nach außen erstreckt und derart angeordnet ist, dass er selektiv in eine der Vielzahl von ersten Aussparungen eingreift. In einer beispielhaften Ausführungsform ist jeder der Vielzahl von Kipphebeln derart angeordnet, dass er um eine entsprechende Kipphebelachse parallel zu der Achse dreht, um in eine der Vielzahl von ersten Aussparungen einzugreifen. In einer beispielhaften Ausführungsform weist jede der Vielzahl von ersten Aussparungen eine sich radial erstreckende Rampe auf.
Kurzbeschreibung der zeichnungen

1 veranschaulicht eine perspektivische Explosionsansicht einer Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
2 veranschaulicht eine Seitenansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung aus 1.
3 veranschaulicht eine Querschnittansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 1 allgemein entlang der Linie 3-3 in 2.
4A veranschaulicht eine Querschnittansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 1 allgemein entlang der Linie 4-4 in 3, die die Klauenkupplung in ausgerückter Position zeigt.
4B veranschaulicht eine Querschnittansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 1 allgemein entlang der Linie 4-4 in 3, die die Klauenkupplung in eingerückter Position zeigt.
5 veranschaulicht eine perspektivische Explosionsansicht einer Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
6 veranschaulicht eine Seitenansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung aus 5.
7 veranschaulicht eine Endansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 5, wobei ein zweiter Ring zur besseren Übersichtlichkeit entfernt wurde.
8A veranschaulicht eine Querschnittansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 5 allgemein entlang der Linie 8-8 in 7, die die Klauenkupplung in ausgerückter Position zeigt.
8B veranschaulicht eine Querschnittansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 5 allgemein entlang der Linie 8-8 in 7, die die Klauenkupplung in eingerückter Position zeigt.
9 veranschaulicht eine perspektivische Explosionsansicht einer Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
10 veranschaulicht eine Seitenansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung aus 9.
11 veranschaulicht eine Querschnittansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 9 allgemein entlang der Linie 11-11 in 10.
12A veranschaulicht eine Querschnittansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 9 allgemein entlang der Linie 12-12 in 11, die die Klauenkupplung in ausgerückter Position zeigt.
12B veranschaulicht eine Querschnittansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 9 allgemein entlang der Linie 12-12 in 3, die die Klauenkupplung in eingerückter Position zeigt.

Ausführliche Beschreibung
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin beschrieben. Es sollte klar sein, dass gleiche Bezugszeichen, die in unterschiedlichen Zeichnungsansichten vorkommen, identische oder funktionell ähnliche Strukturelemente bezeichnen. Ebenso versteht es sich, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind bestimmte strukturelle und funktionelle Details, die hierin offenbart sind, nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann zu lehren, die Ausführungsformen auf verschiedene Weise anzuwenden. Wie Fachleute verstehen werden, können verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine der Figuren dargestellt und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Realisierungsformen erwünscht sein.
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich der Beschreibung bestimmter Aspekte und soll den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken. Sofern nicht anders definiert, ist sämtlichen hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffen dieselbe Bedeutung eigen, die ihnen ein Fachmann auf dem Gebiet allgemein zuschreibt, zu dem diese Offenbarung gehört. Obwohl beliebige Verfahren, Vorrichtungen oder Materialien, die den hierin beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind, bei der Anwendung oder beim Testen der Offenbarung verwendet werden können, werden nun die folgenden beispielhaften Verfahren, Vorrichtungen und Materialien beschrieben.
Die nachstehende Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf 1-4B. 1 veranschaulicht eine perspektivische Explosionsansicht einer Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. 2 veranschaulicht eine Seitenansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung aus 1. 3 veranschaulicht eine Querschnittansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 1 allgemein entlang der Linie 3-3 in 2. 4A veranschaulicht eine Querschnittansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 1 allgemein entlang der Linie 4-4 in 3, die die Klauenkupplung in ausgerückter Position zeigt. 4B veranschaulicht eine Querschnittansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 1 allgemein entlang der Linie 4-4 in 3, die die Klauenkupplung in eingerückter Position zeigt.
Die Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung 100 schließt eine Achse 102, einen Klauenkupplungsring 104, Ring 106 und 108 koaxial zu dem Klauenkupplungsring und Kipphebel 110 ein. Der Klauenkupplungsring weist einen Innenumfang 112 mit Zähnen 114 auf und der Ring 106 weist einen Außenumfang 116 mit zu den Zähnen 114 komplementären Zähnen 118 auf. Mit „komplementär“ ist gemeint, dass die Zähne 114 und 118 derart ausgelegt sind, dass sie ineinandergreifen, wenn die Ringe 106 und 108 axial ausgerichtet sind (d. h. in axialer Richtung denselben Raum einnehmen). Die Vorrichtung 100 kann jedoch eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen 114 und 118 aufweisen. Der Ring 106 schließt außerdem einen Innenumfang 120 mit einem Keilwellenprofil 122 zum Aufnehmen einer ersten Welle (nicht gezeigt) und Aussparungen 124 ein. Der Ring 108 schließt außerdem einen Außenumfang 126 mit zu den Zähnen 114 komplementären Zähnen 128, einen Innenumfang 130 mit einem Keilwellenprofil 132 zum Aufnehmen einer zweiten Welle (nicht gezeigt) und Aussparungen 134 ein. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, sind die Kipphebel 110 in den Aussparungen 124 angeordnet, um zum Verhindern einer Drehung des Rings 106 relativ zu dem Ring 108 in der Drehrichtung 136 selektiv in die Aussparungen 134 einzugreifen. Der Ring 106 ist relativ zu dem Ring 108 in die Drehrichtung 137, entgegengesetzt zu Drehrichtung 136, drehbar.
Die Zähne 114 stehen im Eingriff mit den Zähnen 118. Eine axiale Verschiebung des Klauenkupplungsrings relativ zu dem Ring 108 in axialer Richtung 138 (siehe 4A und 4B) bringt die Zähne 114 mit den Zähnen 128 in Eingriff, um die Ringe 106 und 108 und den Klauenkupplungsring miteinander für eine gemeinsame Drehung zu verriegeln. Die Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung 100 schließt auch Federn 140 ein. Jede Feder ist derart angeordnet, dass sie einen Kipphebel in Eingriff mit einer Aussparung 134 zwingt.
Wie in 3 zu sehen, verschiebt beispielsweise eine Drehung des Rings 106 relativ zu Ring 108 in die Drehrichtung 137 die Kipphebel (z. B. Kipphebel 110A), um die Federn (z. B. Feder 140A) zusammenzudrücken. Daher ermöglicht eine Drehung in Richtung 137 ein Gleiten der Kipphebel in die Aussparungen 134 und wieder heraus, verhindert jedoch nicht eine Drehung des Rings 106 relativ zu dem Ring 108. Umgekehrt drücken die Federn aufgrund der Konstruktion der Aussparungen 134 die Kipphebel in die Aussparungen, wenn der Ring 106 in Richtung 136 gedreht wird, sodass der Ring 106 am weiteren Drehen relativ zu dem Ring 108 gehindert wird, sobald mindestens ein Kipphebel in eine Aussparung eingepasst ist. Es ist zu beachten, dass nur ein Kipphebel in einer Aussparung 134 angeordnet sein muss, um eine Drehung zu verhindern, und dass die Rotationsverteilung der Kipphebel und einer Anzahl von Aussparungen 134 angepasst werden kann, um ein Ausmaß von Drehung in Richtung 136 zu begrenzen, bevor ein Kipphebel vollständig in einer Aussparung 134 sitzt.
Die Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung 100 schließt eine Abdeckung 142 ein, die an dem Ring 106 befestigt ist, um die Kipphebel axial in dem Ring 106 zu halten. Die Abdeckung 142 kann beispielsweise durch Einpressen oder Verstemmen an dem Ring 106 befestigt sein. Die Aussparungen 124 schließen zylindrische Flächen 144 ein und die Kipphebel schließen zylindrische Flächen 146, die die Flächen 144 berühren, und Vorsprünge 148 ein, die sich von den Flächen 146 radial nach außen erstrecken und zum selektiven Eingriff in die Aussparungen 134 angeordnet sind. Die Kipphebel 110 sind derart angeordnet, dass sie um entsprechende Kipphebelachsen 150 parallel zu der Achse 102 drehen, um in die Aussparungen 134 einzugreifen. Wie am besten in 3 ersichtlich, schließen die Aussparungen 134 jeweils eine sich radial erstreckende Rampe 152 ein. Mit sich radial erstreckend ist gemeint, dass sich die Rampe beispielsweise mindestens teilweise radial nach innen in der Drehrichtung 136 (oder radial nach außen in der Drehrichtung 137) erstreckt.
Während des Betriebs verhindert ein Freilaufkupplungsteil der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung eine Drehung in eine Richtung. Das heißt, die Drehung des Rings 106 relativ zu dem Ring 108 in die Drehrichtung 136 verriegelt die Ringe miteinander und richtet die Zähne 118 und 128 derart aus, dass sich der Klauenkupplungsring (der bereits an den Zähnen 118 ausgerichtet ist) leicht in axialer Richtung 138 bewegt, um in die Zähne 114 und 128 einzugreifen. Der Klauenkupplungsring kann beispielsweise durch einen Aktuator (nicht gezeigt) verschiebbar sein. Mit anderen Worten hält der Freilaufkupplungsteil das Drehmoment und richtet die Zähne aus, während der Klauenkupplungsteil eingerückt ist, was einen einfachen Übergang ermöglicht, ohne dass eine zusätzliche Synchronisierung erforderlich ist, wodurch die Schaltzeit verkürzt wird. Wie vorstehend erörtert, überträgt die Vorrichtung 100, sobald der Klauenkupplungsteil eingerückt ist, Drehmoment in die Drehrichtung 137 und in die Drehrichtung 136.
Die nachstehende Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf 5-8B. 5 veranschaulicht eine perspektivische Explosionsansicht einer Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung 200 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. 6 veranschaulicht eine Seitenansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung aus 5. 7 veranschaulicht eine Querschnittansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 5 allgemein entlang der Linie 7-7 in 6. 8A veranschaulicht eine Querschnittansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 5 allgemein entlang der Linie 8-8 in 7, die die Klauenkupplung in ausgerückter Position zeigt. 8B veranschaulicht eine Querschnittansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 5 allgemein entlang der Linie 8-8 in 7, die die Klauenkupplung in eingerückter Position zeigt.
Die Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung 200 schließt eine Achse 202, einen Klauenkupplungsring 204, Ring 206 und 208 koaxial zu dem Klauenkupplungsring und Kipphebel 210 ein. Der Klauenkupplungsring weist einen Innenumfang 212 mit Zähnen 214 auf und der Ring 206 weist einen Außenumfang 216 mit zu den Zähnen 214 komplementären Zähnen 218 auf. Mit „komplementär“ ist gemeint, dass die Zähne 214 und 218 derart ausgelegt sind, dass sie ineinandergreifen, wenn die Ringe 206 und 208 axial ausgerichtet sind (d. h. in axialer Richtung denselben Raum einnehmen). Die Vorrichtung 200 kann jedoch eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen 214 und 218 aufweisen. Der Ring 206 schließt außerdem einen Innenumfang 220 mit einem Keilwellenprofil 222 zum Aufnehmen einer ersten Welle (nicht gezeigt) und Aussparungen 224 ein. Der Ring 208 schließt außerdem einen Außenumfang 226 mit zu den Zähnen 214 komplementären Zähnen 228, einen Innenumfang 230 mit einem Keilwellenprofil 232 zum Aufnehmen einer zweiten Welle (nicht gezeigt) und Aussparungen 234 ein. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, sind die Kipphebel 210 in den Aussparungen 224 angeordnet, um zum Verhindern einer Drehung des Rings 206 relativ zu dem Ring 208 in der Drehrichtung 236 selektiv in die Aussparungen 234 einzugreifen. Der Ring 206 ist relativ zu dem Ring 208 in die Drehrichtung 237, entgegengesetzt zu Drehrichtung 236, drehbar.
Die Zähne 214 stehen im Eingriff mit den Zähnen 218. Eine axiale Verschiebung des Klauenkupplungsrings relativ zu dem Ring 208 in axialer Richtung 238 (siehe 8A und 8B) bringt die Zähne 214 mit den Zähnen 228 in Eingriff, um die Ringe 206 und 208 und den Klauenkupplungsring miteinander für eine gemeinsame Drehung zu verriegeln. Die Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung 200 schließt auch Federn 240 ein. Jede Feder ist derart angeordnet, dass sie einen Kipphebel in Eingriff mit einer Aussparung 234 zwingt.
Durch die Drehung des Rings 206 relativ zu dem Ring 208 in die Drehrichtung 237 werden die Kipphebel verschoben, um die Federn zusammenzudrücken. Daher ermöglicht eine Drehung in Richtung 237 ein Gleiten der Kipphebel in die Aussparungen 234 und wieder heraus, verhindert jedoch nicht eine Drehung des Rings 206 relativ zu dem Ring 208. Umgekehrt drücken die Federn aufgrund der Konstruktion der Aussparungen 234 die Kipphebel in die Aussparungen, wenn der Ring 206 in Richtung 236 gedreht wird, sodass der Ring 206 am weiteren Drehen relativ zu dem Ring 208 gehindert wird, sobald mindestens ein Kipphebel in eine Aussparung eingepasst ist. Es ist zu beachten, dass nur ein Kipphebel in einer Aussparung 234 angeordnet sein muss, um eine Drehung zu verhindern, und dass die Rotationsverteilung der Kipphebel und einer Anzahl von Aussparungen 234 angepasst werden kann, um ein Ausmaß von Drehung in Richtung 236 zu begrenzen, bevor ein Kipphebel vollständig in einer Aussparung 234 sitzt.
Die Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung 200 schließt eine Abdeckung 242 ein, die an dem Ring 206 befestigt ist, um die Kipphebel axial in dem Ring 206 zu halten. Die Abdeckung 242 ist ein Sprengring, der in der Nut 243 des Rings 206 angeordnet ist. Die Aussparungen 224 schließen T-förmige Aussparungen 244 eine und die Kipphebel schließen T-Formen 246 ein, die derart angeordnet sind, dass sie in die T-förmigen Aussparungen passen, und die T-Formen schließen sich in Umfangsrichtung erstreckende Basisabschnitte 248 ein, die zum selektiven Eingriff in die Aussparungen 234 angeordnet sind. Die Kipphebel 210 sind derart angeordnet, dass sie um entsprechende Kipphebelachsen 250 senkrecht zu der Achse 202 drehen, um in die Aussparungen 234 einzugreifen. Wie am besten in 5 ersichtlich, schließen die Aussparungen 234 jeweils eine sich axial erstreckende Rampe 252 ein. Mit sich axial erstreckend ist gemeint, dass sich die Rampe beispielsweise mindestens teilweise axial nach außen in der Drehrichtung 236 (oder axial nach innen in der Drehrichtung 237) erstreckt.
Die nachstehende Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf 9-12B. 9 veranschaulicht eine perspektivische Explosionsansicht einer Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung 300 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. 10 veranschaulicht eine Seitenansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung aus 9. 11 veranschaulicht eine Querschnittansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 9 allgemein entlang der Linie 11-11 in 10. 12A veranschaulicht eine Querschnittansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 9 allgemein entlang der Linie 12-12 in 11, die die Klauenkupplung in ausgerückter Position zeigt. 12B veranschaulicht eine Querschnittansicht der Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung von 9 allgemein entlang der Linie 12-12 in 11, die die Klauenkupplung in eingerückter Position zeigt.
Die Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung 300 schließt eine Achse 302, einen Klauenkupplungsring 304, Ring 306 und 308 koaxial zu dem Klauenkupplungsring und Kipphebel 310 ein. Der Klauenkupplungsring weist einen Innenumfang 312 mit Zähnen 314 auf und der Ring 306 weist einen Außenumfang 316 mit zu den Zähnen 314 komplementären Zähnen 318 auf. Mit „komplementär“ ist gemeint, dass die Zähne 314 und 318 derart ausgelegt sind, dass sie ineinandergreifen, wenn die Ringe 306 und 308 axial ausgerichtet sind (d. h. in axialer Richtung denselben Raum einnehmen). Die Vorrichtung 300 kann jedoch eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen 314 und 318 aufweisen. Der Ring 306 schließt außerdem einen Innenumfang 320 mit einem Keilwellenprofil 322 zum Aufnehmen einer ersten Welle (nicht gezeigt) und Aussparungen 324 ein. Der Ring 308 schließt außerdem einen Außenumfang 326 mit zu den Zähnen 314 komplementären Zähnen 328, einen Innenumfang 330 mit einem Keilwellenprofil 332 zum Aufnehmen einer zweiten Welle (nicht gezeigt) und Aussparungen 334 ein. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, sind die Kipphebel 310 in den Aussparungen 334 angeordnet, um zum Verhindern einer Drehung des Rings 306 relativ zu dem Ring 308 in der Drehrichtung 336 selektiv in die Aussparungen 324 einzugreifen. Der Ring 306 ist relativ zu dem Ring 308 in die Drehrichtung 337, entgegengesetzt zu Drehrichtung 336, drehbar.
Die Zähne 314 stehen im Eingriff mit den Zähnen 318. Eine axiale Verschiebung des Klauenkupplungsrings relativ zu dem Ring 308 in axialer Richtung 338 (siehe 12A und 12B) bringt die Zähne 314 mit den Zähnen 328 in Eingriff, um die Ringe 306 und 308 und den Klauenkupplungsring miteinander für eine gemeinsame Drehung zu verriegeln. Die Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung 300 schließt auch Federn 340 ein. Jede Feder ist derart angeordnet, dass sie einen Kipphebel in Eingriff mit einer Aussparung 324 zwingt.
Wie in 11 zu sehen, verschiebt beispielsweise eine Drehung des Rings 306 relativ zu Ring 308 in die Drehrichtung 337 die Kipphebel (z. B. Kipphebel 310A), um die Federn (z. B. Feder 340A) zusammenzudrücken. Daher ermöglicht eine Drehung in Richtung 337 ein Gleiten der Kipphebel in die Aussparungen 324 und wieder heraus, verhindert jedoch nicht eine Drehung des Rings 306 relativ zu dem Ring 308. Umgekehrt drücken die Federn aufgrund der Konstruktion der Aussparungen 324 die Kipphebel in die Aussparungen, wenn der Ring 306 in Richtung 336 gedreht wird, sodass der Ring 306 am weiteren Drehen relativ zu dem Ring 308 gehindert wird, sobald mindestens ein Kipphebel in eine Aussparung eingepasst ist. Es ist zu beachten, dass nur ein Kipphebel in einer Aussparung 324 angeordnet sein muss, um eine Drehung zu verhindern, und dass die Rotationsverteilung der Kipphebel und einer Anzahl von Aussparungen 324 angepasst werden kann, um ein Ausmaß von Drehung in Richtung 336 zu begrenzen, bevor ein Kipphebel vollständig in einer Aussparung 324 sitzt.
Die Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung 300 schließt eine Abdeckung 342 ein, die an dem Ring 308 befestigt ist, um die Kipphebel axial in dem Ring 308 zu halten. Die Abdeckung 342 kann beispielsweise durch Einpressen oder Verstemmen an dem Ring 308 befestigt sein. Die Aussparungen 334 schließen zylindrische Flächen 344 ein und die Kipphebel schließen zylindrische Flächen 346, die die Flächen 344 berühren, und Vorsprünge 348 ein, die sich von den Flächen 346 radial nach außen erstrecken und zum selektiven Eingriff in die Aussparungen 324 angeordnet sind. Die Kipphebel 310 sind derart angeordnet, dass sie um entsprechende Kipphebelachsen 350 parallel zu der Achse 302 drehen, um in die Aussparungen 324 einzugreifen. Wie am besten in 11 ersichtlich, schließen die Aussparungen 324 jeweils eine sich radial erstreckende Rampe 352 ein. Mit sich radial erstreckend ist gemeint, dass sich die Rampe beispielsweise mindestens teilweise radial nach innen in der Drehrichtung 336 (oder radial nach außen in der Drehrichtung 337) erstreckt.
Zwar sind vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, es ist jedoch nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Ansprüche umfasst sind. Bei den in der Beschreibung verwendeten Wörtern handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Wörter und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Offenbarung zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Zwar hätten verschiedene Ausführungsformen in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Realisierungsformen nach dem Stand der Technik beschrieben werden können, Fachleute erkennen jedoch, dass bei einem oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften ein Kompromiss eingegangen werden kann, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der konkreten Anwendung und Realisierungsform abhängen. Diese Attribute können, unter anderem und ohne darauf beschränkt zu sein, Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. einschließen. Sofern Ausführungsformen in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen gemäß dem Stand der Technik beschrieben sind, liegen diese Ausführungsformen daher nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können bei bestimmten Anwendungen wünschenswert sein.
Bezugsziffern

100: Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung
102: Achse
104: Klauenkupplungsring
106: Ring (erster)
108: Ring (zweiter)
110: Kipphebel
110A: Verschobener Kipphebel
112: Innenumfang (erster)
114: Zähne (erste)
116: Außenumfang (erster)
118: Zähne (zweite)
120: Innenumfang (zweiter)
122: Keilwellenprofil (erstes)
124: Aussparungen (erste)
126: Außenumfang (zweiter)
128: Zähne (dritte)
130: Innenumfang (dritter)
132: Keilwellenprofil (zweites)
134: Aussparungen (zweite)
136: Drehrichtung (erste)
137: Drehrichtung (zweite)
138: Axiale Richtung
140: Federn
140A: Komprimierte Feder
142: Abdeckung
144: Zylindrische Flächen (erste)
146: Zylindrische Flächen (zweite)
148: Vorsprünge
150: Kipphebelachsen
152: Sich radial erstreckende Rampe
200: Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung
202: Achse
204: Klauenkupplungsring
206: Ring (erster)
208: Ring (zweiter)
210: Kipphebel
212: Innenumfang (erster)
214: Zähne (erste)
216: Außenumfang (erster)
218: Zähne (zweite)
220: Innenumfang (zweiter)
222: Keilwellenprofil (erstes)
224: Aussparungen (erste)
226: Außenumfang (zweiter)
228: Zähne (dritte)
230: Innenumfang (dritter)
232: Keilwellenprofil (zweites)
234: Aussparungen (zweite)
236: Drehrichtung (erste)
237: Drehrichtung (zweite)
238: Axiale Richtung
240: Federn
242: Abdeckung
243: Nut
244: Zylindrische Flächen (erste)
246: Zylindrische Flächen (zweite)
248: Vorsprünge
250: Kipphebelachsen
252: Sich axial erstreckende Rampe
300: Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung
302: Achse
304: Klauenkupplungsring
306: Ring (erster)
308: Ring (zweiter)
310: Kipphebel
310A: Verschobener Kipphebel
312: Innenumfang (erster)
314: Zähne (erste)
316: Außenumfang (erster)
318: Zähne (zweite)
320: Innenumfang (zweiter)
322: Keilwellenprofil (erstes)
324: Aussparungen (erste)
326: Außenumfang (zweiter)
328: Zähne (dritte)
330: Innenumfang (dritter)
332: Keilwellenprofil (zweites)
334: Aussparungen (zweite)
336: Drehrichtung (erste)
337: Drehrichtung (zweite)
338: Axiale Richtung
340: Federn
340A: Komprimierte Feder
342: Abdeckung
344: Zylindrische Flächen (erste)
346: Zylindrische Flächen (zweite)
348: Vorsprünge
350: Kipphebelachsen
352 Sich: radial erstreckende Rampe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 17343131 [0001]
US 7101301 [0003]
US 7694793 [0003]
US 9011289 [0003]
US 5597057 [0003]

Claims

Klauenkupplung mit Ratschen-Freilaufkupplung, umfassend: eine Achse; einen Klauenkupplungsring, der einen ersten Innenumfang mit einer Vielzahl von ersten Zähnen umfasst; einen ersten Ring koaxial zu dem Klauenkupplungsring, der umfasst: einen ersten Außenumfang mit einer Vielzahl von zu den ersten Zähnen komplementären zweiten Zähnen; einen zweiten Innenumfang mit einem ersten Keilwellenprofil zum Aufnehmen einer ersten Welle; und eine Vielzahl von ersten Aussparungen; einen zweiten Ring koaxial zu dem Klauenkupplungsring, der umfasst: einen zweiten Außenumfang mit einer Vielzahl von zu den ersten Zähnen komplementären dritten Zähnen; einen dritten Innenumfang mit einem zweiten Keilwellenprofil zum Aufnehmen einer zweiten Welle; und eine Vielzahl von zweiten Aussparungen; und eine Vielzahl von Kipphebel, in einer der Vielzahl von ersten Aussparungen oder der Vielzahl von zweiten Aussparungen angeordnet ist, um zum Verhindern einer Drehung des ersten Rings relativ zu dem zweiten Ring in nur einer Drehrichtung selektiv in die andere der Vielzahl von ersten Aussparungen oder der Vielzahl von zweiten Aussparungen einzugreifen.
Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung nach Anspruch 1, wobei: die Vielzahl von ersten Zähnen mit der Vielzahl von zweiten Zähnen in Eingriff steht; und axiale Verschiebung des Klauenkupplungsrings relativ zu dem zweiten Ring die Vielzahl von ersten Zähnen mit der Vielzahl von dritten Zähnen in Eingriff bringt, um den ersten Ring, den zweiten Ring und den Klauenkupplungsring miteinander für eine gemeinsame Drehung zu verriegeln.
Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Vielzahl von Federn, wobei jede der Vielzahl von Federn derart angeordnet ist, dass sie einen der Vielzahl von Kipphebeln in Eingriff mit einer der anderen der Vielzahl von ersten Aussparungen oder der Vielzahl von zweiten Aussparungen zwingt.
Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung nach Anspruch 3, wobei eine Drehung des ersten Rings relativ zu dem zweiten Ring in eine zweite Drehrichtung, die der nur einen Drehrichtung entgegengesetzt ist, die Vielzahl von Kipphebeln verschiebt, um die Federn zusammenzudrücken.
Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Abdeckung, die an einem von dem ersten Ring oder dem zweiten Ring befestigt ist, um die Vielzahl von Kipphebeln axial in dem einen von dem ersten oder dem zweiten Ring zu halten.
Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung nach Anspruch 5, die Abdeckung durch Einpressen oder Verstemmen an dem einen von dem ersten Ring oder dem zweiten Ring befestigt ist.
Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung nach Anspruch 5, die Abdeckung ein Sprengring ist, der in einer Nut des einen von dem ersten Ring oder dem zweiten Ring angeordnet ist.
Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung nach Anspruch 1, die Vielzahl von Kipphebeln in der Vielzahl von ersten Aussparungen angeordnet ist.
Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung nach Anspruch 8, wobei: jede der Vielzahl von ersten Aussparungen eine erste zylindrische Fläche umfasst; und jeder der Vielzahl von Kipphebeln umfasst: eine zweite zylindrische Fläche, die eine der ersten zylindrischen Flächen berührt; und einen ersten Vorsprung, der sich von der zweiten zylindrischen Fläche radial nach außen erstreckt und derart angeordnet ist, dass er selektiv in eine der Vielzahl von zweiten Aussparungen eingreift.
Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung nach Anspruch 9, wobei jeder der Vielzahl von Kipphebeln derart angeordnet ist, dass er um eine entsprechende Kipphebelachse parallel zu der Achse dreht, um in eine der Vielzahl von zweiten Aussparungen einzugreifen.
Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung nach Anspruch 10, wobei jede der Vielzahl von zweiten Aussparungen eine sich radial erstreckende Rampe umfasst.
Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung nach Anspruch 8, wobei: jede der Vielzahl von ersten Aussparungen eine T-förmige Aussparung umfasst; jeder der Vielzahl von Kipphebeln eine T-Form umfasst und zum Passen in eine der T-förmigen Aussparungen angeordnet ist; und die T-Form einen sich in Umfangsrichtung erstreckende Basisabschnitt umfasst, der zum selektiven Eingriff in eine der Vielzahl von zweiten Aussparungen angeordnet ist.
Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung nach Anspruch 12, wobei jeder der Vielzahl von Kipphebeln derart angeordnet ist, dass er um eine entsprechende Kipphebelachse senkrecht zu der Achse dreht, um in eine der Vielzahl von zweiten Aussparungen einzugreifen.
Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung nach Anspruch 13, wobei jede der Vielzahl von zweiten Aussparungen eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Rampe umfasst.
Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung nach Anspruch 1, die Vielzahl von Kipphebeln in der Vielzahl von zweiten Aussparungen angeordnet ist.
Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung nach Anspruch 15, wobei: jede der Vielzahl von zweiten Aussparungen eine dritte zylindrische Fläche umfasst; und jeder der Vielzahl von Kipphebeln umfasst: eine vierte zylindrische Fläche, die eine der dritten zylindrischen Flächen berührt; und einen zweiten Vorsprung, der sich von der vierten zylindrischen Fläche radial nach außen erstreckt und derart angeordnet ist, dass er selektiv in eine der Vielzahl von ersten Aussparungen eingreift.
Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung nach Anspruch 16, wobei jeder der Vielzahl von Kipphebeln derart angeordnet ist, dass er um eine entsprechende Kipphebelachse parallel zu der Achse dreht, um in eine der Vielzahl von ersten Aussparungen einzugreifen.
Klauenkupplung mit Sperrklinken-Freilaufkupplung nach Anspruch 17, wobei jede der Vielzahl von ersten Aussparungen eine sich radial erstreckende Rampe umfasst.