WO2008049896A1

WO2008049896A1 - Bidirektionale freilaufkupplung mit drei betriebsarten

Info

Publication number: WO2008049896A1
Application number: PCT/EP2007/061492
Authority: WO
Inventors: Brian Lee
Original assignee: Schaeffler Kg
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2008-05-02
Also published as: WO2008049893A1; WO2008049892A2; DE102007051736A1; WO2008049892A3; DE102007051732A1; DE102007051738A1; WO2008049894A1; DE102007051733A1; WO2008049895A1; US20120043174A1; US20080099295A1; US8544625B2; DE102007051734A1; WO2008049891A1; DE102007051735A1

Abstract

Eine bidirektionale Freilaufkupplung mit drei Betriebsarten besitzt eine erste Betriebsart, in der die Gleitlaufbahn und die feste Laufbahn gekoppelt sind und Kraft nicht zwischen der inneren Antriebswelle und der äußeren Welle übertragen wird. Eine zweite Betriebsart, in der die Gleitlaufbahn von der festen Laufbahn abgekoppelt ist und die Gleitlaufbahn mit der äußeren Welle in Eingriff steht, um die Kraftübertragung zwischen der inneren Welle und der äußeren Welle zu schaffen. Die dritte Betriebsart koppelt die Gleitlaufbahn mit der festen Laufbahn, verwendet jedoch eine Bremse, um eine radiale Kraft gegen die Gleitlaufbahn zu liefern, um einen teilweisen Eingriff zwischen der Gleitlaufbahn und der äußeren Welle zu ermöglichen. Diese dritte Betriebsart ermöglicht einen glatten Übergang zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart.

Description

Bidirektionale Freilaufkupplung mit drei Betriebsarten

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf bidirektionale Freilaufkupplungen und insbesondere auf die Steuerung des Eingriffs zwischen der Freilaufbetriebsart und der Sperrbetriebsart der Kupplung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Bidirektionale Freilaufkupplungen sind bekannt, siehe beispielsweise die US- Patente mit den Nrn. 6 409 001 ; 7 004 875; und 7 037 200. Solche Kupplungen sind zwischen zwei koaxialen Wellen montiert und werden verwendet, um Kraft zwischen den zwei Wellen zu übertragen. Die Kupplung ist an einer ersten Welle befestigt und kommt selektiv mit der zweiten Welle in Eingriff, um Kraft zwischen den zwei Wellen zu übertragen. Typischerweise ist die erste Welle die Krafteingangswelle und typischerweise ist die erste Welle auch die innere Welle der zwei Wellen. Die Abtriebswelle oder zweite Welle kann ein Zahnrad sein.

Bidirektionale Freilaufkupplungen umfassen einen festen Ring, einen Gleitring, zylindrische Rollen, die zwischen den zwei Ringen untergebracht sind, und einen Aktor. Der feste Ring und der Gleitring sind koaxiale zylindrische Ringe mit gegenüberliegenden Flächen. Jede der gegenüberliegenden Flächen weist konkave Lageroberflächen auf, die Taschen definieren. Jede Tasche nimmt einen Wälzkörper bzw. Klemmkörper auf.

Der Gleitring weist eine axiale Nut oder einen axialen Schlitz auf, die/der sich sowohl radial als auch axial durch den Ring erstreckt. Der Schlitz ermöglicht, dass sich der Gleitring unter Kraft radial bewegt, und das dem Material, aus dem der Gleitring besteht, innewohnende Gedächtnis ermöglicht, dass der Ring in eine Ruheposition zurückkehrt, sobald die Kraft entfernt wird. Der feste Ring ist an der ersten Welle montiert, während der Gleitring in unmittelbarer Nähe zu den zweiten Wellen beabstandet ist, so dass, wenn sich der Gleitring radial bewegt, er mit der zweiten Welle in Eingriff gelangt, wodurch Kraft zwischen den zwei Wellen übertragen wird. Sobald die Kraft von dem Gleitring entfernt wird, kehrt er in sein Ruheposition zurück und steht nicht mehr mit der zweiten Welle in Eingriff. Die Ruheposition wird im Allgemeinen als "Freilaufbe- triebsart" oder erste Betriebsart einer Kupplung bezeichnet, während die Eingriffsposition, wenn der Gleitring mit der zweiten Welle in Eingriff steht, als "blockierte Betriebsart" oder zweite Betriebsart für die Kupplung bezeichnet wird.

Der Aktor wird verwendet, um die Kupplung in der Freilaufbetriebsart zu halten und die Kupplung in die blockierte Betriebsart zu bewegen. Typischerweise ist der Aktor ein radial montierter beweglicher Stift, der an dem festen Ring befestigt ist und von dem Gleitring zurückziehbar ist. Wenn der Aktor mit beiden Ringen in Eingriff steht, sind die zwei Ringe gekoppelt und die Kupplung befin- det sich in der Freilaufbetriebsart. In der Freilaufbetriebsart sind die gegenüberliegenden konkaven Lageroberflächen aufeinander ausgerichtet und die Rollen ruhen im Boden von jeder der gegenüberliegenden konkaven Oberflächen. Wenn der Aktorstift aus dem Gleitring herausgezogen wird, bewegen sich die zwei Ringe relativ zueinander und die Rollen bewegen sich aus dem Boden der gegenüberliegenden konkaven Oberflächen und steigen entlang der diagonal gegenüberliegenden Oberflächen der Tasche hoch, um den Gleitring zu drücken, damit er sich radial bewegt und mit der zweiten Welle in Eingriff kommt. Dabei wird zwischen den beiden Wellen eine Kraft übertragen, die Kupplung schließt und wird in die blockierte Betriebsart versetzt.

Eines der Probleme bei bidirektionalen Freilaufkupplungen besteht darin, dass, sobald der Aktor bewegt wird, um die Kupplung von der Freilaufbetriebsart in die blockierte Betriebsart zu überführen, die Kupplung sehr schnell reagiert und der gesamte Zeitraum in der Größenordnung von 10 bis 25 Millisekunden liegt. Für Wellen, die sich mit hohen Drehzahlen bewegen, kann diese Verschiebung große Geräusche, Klopfen und Wärme verursachen, da die zweite Welle im Wesentlichen in Ruhe ist und unverzüglich auf die Geschwindigkeit der ersten Welle gebracht werden muss.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Es ist die Aufgabe dieser Erfindung, den Eingriff des Gleitrings mit der zweiten Welle durch Verlängern des Zeitraums zwischen der Freilaufbetriebsart und der blockierten Betriebsart zu steuern. Durch Verlängern der Zeit zwischen diesen zwei Betriebsarten können das große Geräusch, das Klopfen und die Wärmeerzeugung, die zum schnellen Übergang zwischen den zwei Betriebsar- ten gehören, vermindert werden.

Diese und weitere Aufgaben der Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der Erfindung leichter ersichtlich.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgaben der Erfindung werden unter Verwendung einer dritten Betriebsart erreicht, in der der Gleitring langsam mit der zweiten Welle in Eingriff kommt. Dieser langsame Eingriff bedeutet, dass die zwei Wellen langsam bis auf die gleiche Drehzahl gebracht werden und dadurch die zwei Wellen in einer gesteuerten Weise synchronisiert werden. Geeigneterweise liegt der Zeitraum für diese dritte Betriebsart in der Größenordnung von etwa 200 bis etwa 500 Millisekunden. Das Vorsehen des glatten Übergangs zwischen der Freilaufbe- triebsart und der blockierten Betriebsart der Kupplung ermöglicht, dass die Kupplung in einem Fahrzeuggetriebe verwendet wird.

Die dritte Betriebsart, die auch als Bremsbetriebsart bezeichnet wird, bringt die zwei Wellen langsam in Eingriff, um die Drehzahl der zwei Wellen zu synchronisieren, bevor die zweite Betriebsart gestartet wird. Sobald die Drehzahl der zwei Wellen fast gleich ist, wird der Aktor verwendet, um die zwei Wellen zu entkoppeln und die zweite Betriebsart zu starten.

Um die dritte Betriebsart durchzuführen, besitzt die Kupplung eine Bremse, die eine radiale Kraft gegen den Gleitring aufbringt, um den Gleitring in einen langsamen Reibungseingriff mit der zweiten Welle zu bewegen. Die Bremse kann eine konische Nabe sein, die koaxial an der ersten Welle montiert ist und zur festen und zum Gleitring axial benachbart ist. Die Nabe weist eine schräge Eingriffsoberfläche auf, die zum Gleitring axial benachbart ist. Die Nabe wird axial bewegt, so dass die schräge Eingriffsoberfläche mit dem Gleitring in Eingriff kommt und eine radiale Kraft auf dem Gleitring aufbringt, um zu bewirken, dass der Gleitring beginnt, mit der zweiten Welle in Eingriff zu kommen. In einer alternativen Ausführungsform ist die Bremse mehrere Hydraulikkolben, die an dem festen Ring befestigt sind und einen radialen Druck gegen eine ausgewählte Rolle aufbringen können, wodurch eine radiale Kraft gegen den Gleitring aufgebracht wird, um zu bewirken, dass der Gleitring langsam mit der zweiten Welle in Eingriff kommt.

Vorzugsweise ist der Gleitring ein äußerer Ring und der feste Ring ist ein innerer Ring der Kupplung.

Allgemein kann die vorliegende Erfindung folgendermaßen definiert werden: eine bidirektionale Freilaufkupplung mit drei Betriebsarten zum Übertra- gen von Momenten zwischen einer ersten und einer zweiten koaxialen Welle, wobei die Kupplung enthält: ein zylindrischer Gleitring mit einer ersten radialen Oberfläche zum Reibungseingriff mit einer zweiten Welle und einer zweiten radialen Oberfläche mit einer Lageroberfläche daran; ein zylindrischer fester Ring, wobei der Gleitring zum festen Ring koaxial ist und dieser radial gegenüberliegt; einen Aktor an dem festen Ring, der mit dem Gleitring in Eingriff gebracht werden kann, wobei der Aktor mit dem Gleitring in Eingriff gebracht werden kann, um den Gleitring mit dem festen Ring zu koppeln, und der Aktor von dem Gleitring gelöst werden kann, um den Gleitring von dem festen Ring abzu- koppeln und zu bewirken, dass der Gleitring mit der zweiten Welle in Eingriff kommt; eine Bremse, die mit dem Gleitring in Eingriff gebracht werden kann, um eine radiale Kraft gegen der Gleitring aufzubringen, um zu bewirken, dass die Reibungsoberfläche des Gleitrings mit der zweiten Welle in Eingriff kommt; und wobei die Kupplung drei Betriebsarten aufweist, die erste Betriebsart, in der der Aktor den Gleitring mit dem festen Ring koppelt, die zweite Betriebsart, in der der Aktor den Gleitring von dem festen Ring abkoppelt, und eine dritte Betriebsart, in der der Aktor den Gleitring mit dem festen Ring koppelt und die Bremse eine radiale Kraft auf den Gleitring aufbringt, so dass der Gleitring mit der zweiten Welle in Eingriff kommt.

Geeigneterweise ist der Aktor ein beweglicher Stift und die zweite Welle ist ein Zahnrad.

Vorzugsweise ist die erste Welle eine innere Welle, die zweite Welle ist eine äußere Welle und der Gleitring ist die äußere zylindrische Ring, während der feste Ring die innere zylindrische Ring ist.

Die feste Lageroberfläche kann auf einer äußeren Oberfläche der ersten Welle oder einer äußeren Oberfläche eines festen zylindrischen Ringes angeordnet sein. Im Fall des zylindrischen Ringes besitzt dieser eine erste radiale Oberflä- che, die mit der ersten Welle verbindbar ist und eine zweite radiale Oberfläche, die als feste Lageroberfläche dient.

Wälzkörper werden eingesetzt, um eine radiale Bewegung des Gleitrings zu bewirken. Die Wälzkörper sind beispielsweise Zylinderrollen, Kugeln oder auch Klemmelemente. Sofern Zylinderrollen oder Kugeln verwendet werden, um ein radiales Aufweiten des Gleitringes zu bewirken, weisen die Lageroberfläche des Gleitringes und die feste Lageroberfläche jeweils eine Vielzahl von Konkavitäten auf. Jede der Konkavitäten auf den Lageroberflächen des Gleitrings ist eine korrespondierende Konkavität radial gegenüberliegend auf der festen Lageroberfläche zugeordnet, so dass eine Vielzahl von Taschen gebildet wird. In den Taschen sind die Zylinderrollen oder die Kugeln angeordnet.

Sofern Klemmkörper verwendet werden, um ein radiales Aufweiten des Gleit- ringes zu bewirken, wird für die Klemmkörper ein Standardkäfig verwendet und die Klemmkörper sind im Käfig zwischen der Lageroberfläche des Gleitringes und der festen Lageroberfläche angeordnet. Die Lageroberflächen selbst können glatt und damit einfach herzustellen sein, um eine Bewegung der Klemmelemente zu erleichtern. Alternativ dazu können auch diese Lageroberflächen Taschen aufweisen. Ebenfalls ist denkbar, dass nur eine Lageroberfläche Konkavitäten aufweist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf eine oder mehrere der folgenden Zeichnungen besser ersichtlich.

Fig. 1 stellt eine Querschnittsansicht einer Kupplung in der gekoppelten Betriebsart, der ersten Betriebsart, dar;

Fig. 2stellt die detaillierte Beziehung zwischen den Ringen und den Wellen in der gekoppelten Betriebsart, der ersten Betriebsart, dar; Fig. 3stellt die Kupplung von Fig. 1 in der ungekoppelten, zweiten Betriebsart dar;

Fig. 4stellt die Beziehung zwischen den Wellen und den Ringen in der unge- koppelten, zweiten Betriebsart dar;

Fig. δstellt die Beziehung zwischen den Wellen und den Ringen in der Brems- betriebsart, der dritten Betriebsart, der Kupplung dar;

Fig. 6ist eine perspektivische Ansicht einer konischen Nabenbremse der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 ist ein Querschnitt der Nabe von Fig. 6;

Fig. 8ist ein Querschnitt der Nabe von Fig. 6 in der Bremsbethebsart, der dritten Betriebsart, für die Kupplung;

Fig. 9stellt den Übergang zwischen der Bremsbethebsart und der zweiten Betriebsart, der verriegelten Betriebsart, der Kupplung dar;

Fig. 10steilt eine Querschnittsansicht der Hydraulikzylinderbremse der vorliegenden Erfindung dar;

Fig. 11 ist eine detaillierte Ansicht der hydraulischen Bremse der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 12stellt einen axialen Querschnitt der hydraulischen Bremse von Fig. 10 und 11 dar.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 stellt eine teilweise Ansicht einer bidirektionalen Freilaufkupplung 10 in der Freilaufbetriebsart, die auch als erste Betriebsart bezeichnet wird, dar. Die Kupplung 10, wie in Fig. 1 gezeigt, enthält ein fester Ring 12, die an einer inneren Welle 14 befestigt ist, die innere Welle 14 ist die Antriebswelle oder Kraftwelle für die Kupplung 10. Der Gleitring 16 bildet ein äußerer Ring, der dem festen Ring 12 radial gegenüberliegt. Zwischen dem festen Ring 12 und dem Gleitring 16 sind Rollen 18 angeordnet. Wie dargestellt, liegt der Gleitring 16 in unmittelbarer Nähe zur äußeren Welle 20. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die äußere Welle 20 ein Zahnrad. Der Zwischenraum 22 stellt den Raum zwischen der äußeren Welle 20 und dem Gleitring 16 dar. Ein Aktorstift 24, der als beweglicher Stift dargestellt ist, wird durch einen Aktornocken 28 nach oben ge- drückt, wie durch den Pfeil 26 gezeigt. Der Aktorstift 24 steht sowohl mit dem festenRing 12 als auch dem Gleitring 16 in Eingriff, um die Ringe 12 und 16 derart zu koppeln, dass sich die Ringe 12 und 16 im Einklang in Verbindung mit der Welle 14 bewegen. Der Aktornocken 28 wirkt den Kräften der Feder 29 entgegen. Die Welle 14 dreht sich in der Richtung des Pfeils 30 und die Kupp- lung 10 überträgt in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform keine Kraft von der Welle 14 auf die Welle 20.

Fig. 2 stellt die Elemente des Gleitrings 16 und des festen Ringes 12 in der Freilaufbetriebsart genauer dar. Insbesondere weist der feste Ring 12 eine ers- te radiale Oberfläche 32 auf, die an der inneren Welle 14 befestigt ist. Der feste Ring 12 besitzt auch eine zweite radiale Oberfläche 34 mit mehreren konkaven Lageroberflächen 36 daran. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, sitzt jede Rolle 18 im Boden ihrer jeweiligen konkaven Lageroberfläche 36. Der Gleitring besitzt eine erste radiale Oberfläche 38, die für den Reibungseingriff mit der inneren Oberfläche 40 der äußeren Welle 20 vorgesehen ist. Die zweite radiale Oberfläche 42 des Gleitrings 16 besitzt mehrere konkave Lageroberflächen 44. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, sitzen die Rollen 18 im Boden der konkaven Lageroberflächen 44, wenn sich die Kupplung in der ersten Betriebsart oder Freilaufbetriebsart befindet. Es ist auch zu sehen, dass die konkaven Lageroberflä- chen 36 den konkaven Lageroberflächen 44 gegenüberliegen, um Taschen 46 zwischen den gegenüberliegenden Lageroberflächen 36 und 44 zu bilden, und jede der Taschen 46 eine Rolle 18 aufnimmt. Fig. 3 stellt die zweite Betriebsart oder Sperrbetriebsart dar, in der der Aktornocken 28 zurückgezogen wurde, so dass die Feder 29 den Aktorstift 24 nach unten drückt, wie durch den Pfeil 48 gezeigt. Der Aktorstift 24 ist auf Grund der Kraft der Feder 29 in einer radialen Abwärtsrichtung beweglich, wie in Fig. 3 dargestellt. Diese Abwärtsbewegung des Stifts 24 bewirkt, dass der Stift 24 den Schlitz 50 für die Entkopplung des Ringes 12 und 16 verlässt.

Da sich die innere Welle 14 in der Richtung des Pfeils 30 bewegt, bewirkt die Abkopplung des Ringes 12 von 14, dass der Gleitring 16 hinter dem festen Ring 12 nacheilt und dass sich die Rollen 18 entlang der Lageroberflächen 36 und 44 bewegen, wodurch eine radiale Auswärtskraft gegen den Gleitring 16 aufgebracht wird. Diese radiale Auswärtskraft bewirkt die Ausdehnung oder radiale Bewegung des Gleitrings 16 und den Reibungseingriff der ersten radialen Oberfläche 38 mit der inneren Oberfläche 40 der äußeren Welle 20. Dieser Eingriff ist in Fig. 4 gezeigt.

Wie in Fig. 4 dargestellt, sind die Rollen 18 an diagonal gegenüberliegenden Oberflächen der konkaven Lageroberflächen 36 und 44 zur Ruhe gekommen. Wie in Fig. 4 zu sehen ist, kommt der Gleitring vollständig mit der äußeren Welle 20 in Eingriff und Kraft wird zwischen der inneren Welle 14 und der äußeren Welle 20 übertragen.

Fig. 5 stellt die dritte Betriebsart oder Bremsbetriebsart gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In dieser Betriebsart wird eine radiale Auswärtskraft gegen den Gleitring 16 aufgebracht, während der Aktorstift 24 im Schlitz 50 bleibt. Durch Aufrechterhalten der Kopplung der Ringe 12 und 16 bleiben die Rollen 18 in ihren jeweiligen Taschen 46 und bringen daher keine radiale Kraft gegen den Gleitring 16 auf. Die gegen den Gleitring 16 aufgebrachte radiale Kraft, wie in Fig. 5 dargestellt, ist variabel, so dass die erste radiale Oberfläche 38 teil- weise mit der inneren Oberfläche 40 in Reibungseingriff kommt, wie in Fig. 5 dargestellt. Dieser teilweise Eingriff sieht einen langsamen Start der Beschleunigung für die äußere Welle 20 vor. Die langsame Beschleunigung wird durch den teilweisen Eingriff zwischen dem Gleitring 16 und der äußeren Welle 20 berücksichtigt. Wie in Fig. 5 zu sehen ist, ist ein Zwischenraum 22 entlang Abschnitten zwischen der ersten radialen Oberfläche 38 und der inneren Oberfläche 40 vorhanden.

Es ist verständlich, dass durch Verändern der während der Bremsbetriebsart auf den Gleitring 16 aufgebrachten radialen Kraft der Oberflächenkontakt zwischen den Oberflächen 38 und 40 verändert werden kann, und daher sich die Rate ändert, mit der die äußere Welle 20 auf die Drehzahl der inneren Welle 14 gebracht wird. Eine solche Veränderung der Rate schafft den gesteuerten Eingriff zwischen den Wellen 14 und 20 und die Synchronisation ihrer Drehzahlen.

Fig. 6 stellt die Bremse 52 mit der konischen Nabe 54 dar. Die konische Nabe 54 ist koaxial an der inneren Welle 14 montiert und ist axial mit dem Gleitring 16 in Eingriff beweglich.

Fig. 7 ist ein axialer Querschnitt der Kupplung 10. Fig. 7 stellt die zylindrischen Abmessungen der Ringe 12 und 16 und Rollen 18 dar. Die Nabe 54 besitzt eine schräge Oberfläche 56 entlang Abschnitten der Nabe 54, die den Ringen 12 und 16 axial gegenüberliegen. Der Zwischenraum 22 ist in der unteren Hälfte von Fig. 7 gezeigt und stellt die Kupplung 10 in der Position der ersten Betriebsart dar, in der sich der Aktorstift 24 im Schlitz 50 befindet und die konische Nabe 54 aus dem Eingriff mit dem Gleitring 16 zurückgezogen ist, wie durch Pfeile 58 und 60 gezeigt.

In Fig. 8 wird der Aktornocken 28 axial bewegt, um zu bewirken, dass sich die Nabe 54 in der Richtung des Pfeils 62 bewegt und die schräge Oberfläche 56 drückt, so dass sie unter der Leiste 64 des Gleitrings 16 läuft. Die durch die schräge Oberfläche 56 gegen die Leiste 64 ausgeübte Kraft bewirkt, dass der Gleitring 16 radial nach außen und in Kontakt mit der äußeren Welle 20 an jenen Punkten gedrückt wird, an denen die Nabe 54 die schräge Oberfläche 56 aufweist. Der Aktorstift 24 wird immer noch nach oben gedrückt, wie durch den Pfeil 58 gezeigt, so dass der Stift 24 immer noch mit dem Schlitz 50 in Eingriff steht. Die von der Nabe 54 gelieferte radiale Kraft gegen den Gleitring 16 führt zu einer Konfiguration, wie in Fig. 5 gezeigt, in der ein teilweiser Eingriff zwischen den Oberflächen 38, 40 besteht.

Die Rate, mit der sich die Nabe 54 in der Richtung des Pfeils 62 bewegt, steuert die Geschwindigkeit, mit der der Gleitring 16 mit der äußeren Welle 20 in Eingriff kommt.

Fig. 9 stellt die Kupplung 10 dar, die von der Bremsbetriebsart in die Verriege- lungsbetriebsart übergeht. Der Aktornocken 28 hat sich weiter axial bewegt, was bewirkt, dass die Feder 29 den Aktorstift 24 nach unten, wie durch den Pfeil 66 gezeigt, und aus dem Schlitz 50 drückt. Dies ermöglicht, dass die Rollen 18 die konkaven Lageroberflächen 36 und 44 hochlaufen, wie in Fig. 4 gezeigt, und daher eine radiale Kraft entlang des vollständigen Gleitrings 16 auf- bringen, wodurch die Kupplung von der Bremsbetriebsart in die blockierte Betriebsart überführt wird.

Fig. 10 stellt eine Bremse 52 mit mehreren Hydraulikkolben 68 mit Hydraulikflu- idkanälen 70, die die Kolben 68 miteinander verbinden, dar. Die Kolben 68 sind in der inneren Welle 14 montiert und liegen an den Rollen 18 an.

Fig. 11 zeigt eine Nahansicht der Kolben 68, die an den Rollen 18 anliegen. Es wird bemerkt, dass in Fig. 10 und 11 die Kolben 68 in einer ausgefahrenen Betriebsart gezeigt sind, so dass sie eine radiale Kraft gegen die Rollen 18 aufbringen, was wiederum eine radiale Kraft gegen den Gleitring 16 aufbringt. Da die Kolben 68 nur an ausgewählten Stellen um den Umfang der Kupplung 10 angeordnet sind, bringen die Kolben eine radiale Kraft nur an den Punkten auf, wo sie mit den Rollen 18 einen Kontakt herstellen, wodurch ermöglicht wird, dass der Gleitring 16 teilweise mit der äußeren Welle 20 in Eingriff kommt, und daher die dritte Betriebsart der vorliegenden Erfindung geschaffen wird. Diese Anordnung erlaubt durch Variieren des hydraulischen Drucks ein Anpassen der Reibungskräfte zwischen dem Gleitring und der zweiten Welle. Damit kann auch der Synchronisationsvorgang zeitlich gesteuert werden. Fig. 12 ist ein axialer Querschnitt der Kupplung 10, wie in Fig. 10 gezeigt. Ein Aktorkolben 72 wird verwendet, um Druck auf die Fluidkammer 70 aufzubringen und die Bewegung der Kolben 68 zu bewirken. Fig. 10 stellt einen Quer- schnitt von Fig. 12 entlang der Linien C-C von Fig. 11 dar.

Es wird angemerkt, dass der Aktorstift 24 und der Schlitz 50 nicht mit der axialen und radialen Nut 74 zusammenfallen, die ermöglicht, dass sich der Gleitring 16 ausdehnt und zusammenzieht. Die Nut 74 ist in Fig. 11 dargestellt.

BEZUGSZEICHEN

10 Kupplung

12 fester Ring

14 innere Welle

16 Gleitring

18 Rollen

20 äußere Welle

22 Zwischenraum

24 Aktorstift

26 Pfeil

28 Aktornocken

29 Feder

30 Pfeil

32 erste radiale Oberfläche

34 zweite radiale Oberfläche

36 konkave Lageroberflächen

38 erste radiale Oberfläche

40 innere Oberfläche

42 zweite radiale Oberfläche

44 konkave Lageroberflächen

46 Taschen

48 Pfeile

50 Schlitz

52 Bremse

54 konische Nabe

56 schräge Oberfläche

58 Pfeile

60 Pfeile

62 Pfeile

64 Leiste

66 Pfeil

68 Kolben

70 Fluidkanäle 72 Aktorkolben 74 Nut

Claims

Patentansprüche

1. Bidirektionale Freilaufkupplung mit drei Betriebsarten zum Übertragen von Kraft zwischen zwei koaxialen Wellen, wobei die Kupplung enthält: einen zylindrischen Gleitring mit einer ersten radialen Oberfläche zum Reibungseingriff mit der zweiten Welle und einer zweiten radialen Oberfläche mit einer Lageroberfläche daran; einen zylindrischen festen Ring, der mit der ersten Welle verbindbar ist, wobei der Gleitring zur festen Lageroberfläche koaxial ist und dieser radial gegenüberliegt; einen Aktor an dem festen Ring, mit dem Ring in Eingriff gebracht werden kann, wobei der Aktor den Ring und die feste Laufbahn koppelt und ent- koppelt; eine Bremse, die mit dem Gleitring in Eingriff gebracht werden kann, um eine radiale Kraft gegen die Gleitlaufbahn aufzubringen, um zu bewirken, dass die erste Oberfläche mit der zweiten Welle in Eingriff kommt, und wobei die Kupplung drei Betriebsarten aufweist; eine erste Betriebsart, in der der Aktor den Gleitring mit der festen Lageroberfläche koppelt, eine zweite Betriebsart, in der der Aktor den Gleitring von der festen Lageroberfläche abkoppelt, und eine dritte Betriebsart, in der der Aktor den Gleitring mit der festen La- geroberfläche koppelt und die Bremse eine radiale Kraft auf den Gleitring aufbringt, um zu bewirken, dass der Gleitring mit der zweiten Welle in Eingriff kommt.

2. Bidirektionale Freilaufkupplung mit drei Betriebsarten zum Übertragen von Kraft zwischen den Wellen, wobei die Kupplung enthält: einen zylindrischen Gleitring mit einer ersten radialen Oberfläche zum Reibungseingriff mit der zweiten Welle und einer zweiten radialen Oberfläche mit mehreren Konkavitäten daran; einen zylindrischen festen Ring mit einer ersten radialen Oberfläche, die an der ersten Welle befestigt ist, und einer zweiten radialen Oberfläche mit mehreren Konkavitäten daran, wobei der Gleitring zur festen Laufbahn koaxial ist und dieser radial gegenüberliegt, wobei jede der konkaven Lageroberflä- chen des festen Ringes einer der konkaven Lageroberflächen des Gleitrings radial gegenüberliegt, um Taschen zu bilden; einen Aktor, der an der festen Laufbahn befestigt ist und mit dem Gleitring in Eingriff gebracht werden kann, wobei der Aktor den Gleitring und die feste Laufbahn koppelt und entkoppelt; eine Bremse, die mit den Gleitring in Eingriff gebracht werden kann, um eine radiale Kraft gegen den Gleitring aufzubringen, um zu bewirken, dass die erste Oberfläche mit der zweiten Welle in Eingriff kommt, und wobei die Kupplung drei Betriebsarten aufweist; eine erste Betriebsart, in der der Aktor den Gleitring mit der festen Lauf- bahn koppelt, eine zweite Betriebsart, in der der Aktor den Gleitring von der festen Laufbahn abkoppelt, und eine dritte Betriebsart, in der der Aktor den Gleitring mit dem festen Gleitring koppelt und die Bremse eine radiale Kraft auf den Gleitring aufbringt, um zu bewirken, dass der Gleitring mit der zweiten Welle in Eingriff kommt.

3. Kupplung nach Anspruch 1oder 2, wobei die Bremse enthält: eine konische Nabe, die koaxial an der ersten Welle montiert ist und zur festen Laufbahn und zum Gleitring radial benachbart ist, wobei die Nabe eine schräge Eingriffsoberfläche aufweist, die zum Gleitring axial benachbart ist, wobei die schräge Oberfläche in Eingriff mit dem Gleitring beweglich ist, um eine radiale Kraft gegen diesen aufzubringen und zu bewirken, dass der Gleitring mit der zweiten Welle reibend in Eingriff kommt.

4. Kupplung nach Anspruch 1oder 2, wobei die Bremse enthält: mehrere Hydraulikkolben, die eine radiale Kraft gegen den Gleitring aufbringen, um zu bewirken, dass dieser mit der zweiten Welle reibend in Eingriff kommt.

5. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Aktor ein beweglicher Stift ist.

6. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, welche ferner einen Nocken enthält, der axial an der Kupplung montiert ist und mit der Bremse und dem Aktor verbunden ist, um eine Bewegung sowohl der Bremse als auch des Aktors zu bewirken.

7. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Welle als eine innere Welle und die zweite Welle als eine äußere Welle ausgebildet sind.

8. Kupplung nach Anspruch 1 , wobei Wälzkörper zwischen der festen Lageroberfläche und dem Gleitring angeordnet sind.

9. Kupplung nach Anspruch 2, wobei in den Taschen jeweils ein Wälzkörper oder Klemmkörper angeordnet ist.