WO2017088961A1 - Klauenkupplung für einen antriebsstrang eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Klauenkupplung für einen antriebsstrang eines kraftfahrzeugs Download PDF

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WO2017088961A1
WO2017088961A1 PCT/EP2016/001910 EP2016001910W WO2017088961A1 WO 2017088961 A1 WO2017088961 A1 WO 2017088961A1 EP 2016001910 W EP2016001910 W EP 2016001910W WO 2017088961 A1 WO2017088961 A1 WO 2017088961A1
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WO
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teeth
claw
jaw member
coupling
toothing
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/001910
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English (en)
French (fr)
Inventor
Nils Tonius
Tobias Haerter
Original Assignee
Daimler Ag
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Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
Publication of WO2017088961A1 publication Critical patent/WO2017088961A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D11/00—Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D11/14—Clutches in which the members have interengaging parts with clutching members movable only axially

Definitions

  • the invention relates to a dog clutch for a drive train of a motor vehicle.
  • the invention is in particular the object of a cost
  • the invention is based on a dog clutch for a drive train of a
  • Motor vehicle having a coupling half, which has a first jaw member with a locking toothing and a rotatable relative to the first jaw member second jaw member with a catch toothing.
  • Gearing geometry of the Fangelements can be a risk that during a
  • Gear geometry of the locking element can be found for the first jaw element a simple configuration, which is therefore also inexpensive to produce. By different toothing geometries thus a good compromise between a cost-effective production and good comfort can be achieved.
  • a "gearing geometry" is to be understood as meaning, in particular, a Orientation and / or configuration of surfaces are understood on one of the jaw members, which for a positive contact with a
  • corresponding surface are provided on a corresponding jaw member.
  • “different toothing geometries” is to be understood in particular to mean that surfaces of the toothbrushes comparable to one another are comparable to one another
  • Locking teeth and the catch teeth have a different orientation and / or configuration.
  • a "claw element” is to be understood as meaning an element which has a toothing which is intended to contact a toothing of the other coupling half.
  • “Provided” is to be understood in particular to be specially designed and / or equipped.
  • the catch toothing comprises at least one tooth, which has a beveled head geometry as the tooth geometry.
  • the coupling ratchet can be minimized particularly well.
  • head surface is to be understood in particular as a surface of the tooth which is oriented at least essentially in the axial direction
  • the surface has a surface normal, which encloses an angle of less than 20 degrees with an axial direction.
  • Beveled head geometry is to be understood in particular that the angle between the axial direction and the surface normal is greater than 0 degrees.
  • the angle is at least 1 degree, and more preferably at least 2 degrees.
  • the locking toothing comprises at least one tooth, which has a straight head geometry as the tooth geometry.
  • the claw element can be designed to be particularly cost-effective.
  • a "straight head geometry” is to be understood as meaning, in particular, that the angle between the axial direction and the surface normal is less than 0 degrees, and the angle is preferably 0 degrees.
  • Coupling half has at least one return spring, which is intended to arrange the second jaw member in a basic position relative to the first jaw member.
  • a "basic position” is to be understood in particular a position that occupy the two jaw members to each other in an unloaded state.
  • the dog clutch comprises a transfer mechanism which is provided to convert an axially acting spring force of the return spring into a torque for returning the second jaw member.
  • the return spring can be structurally particularly simple, whereby a further cost reduction is possible.
  • the second jaw member has at least one inclined surface, which is provided for the transfer mechanism. This is a simple one
  • an "inclined surface” should be understood as meaning, in particular, an area which is oriented at least essentially in the axial direction and inclined in the circumferential direction.
  • the dog clutch has a ramp ring with at least one inclined surface which is arranged corresponding to the at least one inclined surface of the jaw member. This can easily be provided a counterpart for the jaw member.
  • the second jaw member are axially fixed and the ramp ring axially slidably connected to the first jaw member.
  • an arrangement of the return spring between the first jaw member and the ramp ring is possible, whereby a structurally simple configuration can be achieved.
  • the return spring is preferably designed as a plate spring or corrugated spring, which is intended to act on the claw member or the ramp ring with an axially acting spring force. As a result, the return spring can be made particularly simple.
  • 1 is a motor vehicle with a drive train
  • Fig. 2 is a jaw clutch of the drive train in a perspective
  • FIG. 1 shows a motor vehicle with a drive train 31 which has at least one dog clutch 10.
  • the drive train includes a transmission 19, in which the dog clutch 10 is integrated.
  • the transmission 19 is preferably designed as a so-called multi-stage transmission and comprises a plurality of successively arranged planetary gear stages, which are different for the circuit
  • the dog clutch 10 may vary depending on
  • Embodiment of the transmission 19 may be formed for producing an operative connection between two of the planetary gear or as a brake for one of the planetary gear.
  • the dog clutch 10 is shown in more detail in Figures 2 to 4.
  • the dog clutch 10 comprises a first coupling half 11 and a second one
  • Coupling half 20, 11 to be moved.
  • the coupling halves 11, 20 By a Relatiwerschiebung the coupling halves 11, 20 relative to each other, the two coupling halves 1 1, 20 brought into a positive engagement with each other.
  • the coupling half 11 is provided to be axially displaced.
  • the dog clutch 10 has an actuating piston, not shown.
  • the actuating piston can be designed, for example, hydraulically, pneumatically or electromechanically.
  • the first coupling half 11 comprises a first jaw element 12 with a
  • the second jaw member 14 is intended to be rotated relative to the first jaw member 12.
  • the first jaw member 12 includes a guide ring.
  • the Locking teeth 13 comprise a number of teeth, which are arranged at an identical distance on an inner periphery of the guide ring.
  • the second jaw member 14 with the catch teeth 15 is opposite to the first jaw member 12 in FIG.
  • the catching toothing 15 has an identical number of teeth to the blocking toothing 13, which teeth are arranged on an end face of the deflecting ring. Seen in the radial direction, the grip
  • Operating direction 27 considered the teeth of the catch teeth 15 on the teeth of the ratchet teeth 13 over. Along the circumference are the teeth of the
  • the second coupling half 20 comprises a claw element 21, which is a
  • the dog teeth 22 is provided for engagement in the catching teeth 15 and in the locking teeth 13 of the first coupling half 1 1.
  • the dog teeth 22, the locking teeth 13 and the catch teeth each have an equal number of teeth.
  • the teeth of the dog teeth 22 of the second coupling half 20 are provided to be disposed between one of the teeth of the ratchet teeth 13 of the first coupling half 1 1 and one of the teeth of the catch teeth 15 of the first coupling half 1 1.
  • Actuating piston moved in the direction of actuation 27.
  • the teeth protrude beyond the teeth along the operating direction 27, the teeth of the attack
  • Claw toothing 22 taken in the circumferential direction 28 and a meshing operation of the dog clutch 10 begins.
  • the second jaw member 14 is rotated in the circumferential direction 28 relative to the first jaw member 12 until the teeth of the catch teeth 15 abut against the teeth of the ratchet teeth 13.
  • the first coupling half 11 is further moved in the actuating direction 27.
  • the catch teeth 15 is rotated against the ratchet teeth 3, formed between the teeth of the catching teeth 5 and the teeth of Locking teeth 13 a space in which engage in a complete closing of the dog clutch 10, the teeth of the dog teeth 22.
  • the first coupling half 11 of the dog clutch 10 comprises a return spring 24, which is provided to arrange the second jaw member 14 in a basic position relative to the first jaw member 12. In the basic position, the teeth are the
  • the return spring 24 provides a spring force which is provided to bring the catch teeth 15 in abutment with the locking teeth 13.
  • the return spring 24 is intended to provide a damping for the Einspurvorgang.
  • the spring force provided by the return spring 24 acts in the axial direction.
  • the dog clutch 10 includes a transfer mechanism 23 which is provided to convert the axially acting spring force of the return spring 24 into a torque for returning the second jaw member 14.
  • the second jaw member 14 has a number of oblique surfaces 16 provided for the transfer mechanism 23. The inclined surfaces 16 are provided to a rotation of the second
  • the first coupling half 11 further comprises a ramp ring 18 with inclined surfaces 29, which correspond to the
  • Inclined surfaces 16 of the second jaw member 14 are arranged.
  • the second jaw member 14 is rotatably and axially fixedly connected to the first jaw member 12.
  • the ramp ring 18 is rotatably and axially slidably connected to the first jaw member 12.
  • the return spring 24 is between the first
  • Inclined surfaces 16, 29 set in the torque for returning the second jaw member 14.
  • the return spring 24 is formed in the illustrated embodiment as a plate spring or wave spring, which is intended to act on the ramp ring 18 with the axially acting spring force. The spring force is against the
  • the second is
  • Claw member 14 rotatably and axially slidably connected to the first jaw member 12. If in such an embodiment, the second jaw member 14 is carried along by the dog teeth 22 of the jaw member 21 in the circumferential direction 28, slide the inclined surfaces 16 of the jaw member 14 to the corresponding
  • Locking teeth 13, the catching teeth 15 and the dog teeth 22 exert on each other is reduced.
  • the return spring 24 acts on the second jaw member 14.
  • the return spring 24 is provided in such a configuration to provide a directed along the direction of actuation 27 spring force.
  • the locking teeth 13 and the catch teeth 15 have different dimensions
  • Each of the teeth of the ratchet teeth 13 and each of the teeth of the catching teeth 15 has two tooth flanks 25, 26, 25 ', 26', which are formed by circumferentially oriented surfaces 28 of the teeth, and a top surface 30, 30 ', which by a formed in the axial direction oriented surface of the teeth.
  • the head surfaces 30, 30 ' are provided for a first contact of the jaw members 12, 14, 21 during the closing of the dog clutch 10.
  • the tooth flanks 25, 25 ", 26, 26 ' are provided for the positive connection of the jaw members 12, 14, 21 and a transmission of the torque.
  • the teeth of the catch teeth 15 have a beveled head geometry as the tooth geometry.
  • the top surfaces 30 of the teeth of the catching teeth 15 are arranged inclined with respect to the axial direction.
  • the head surfaces 30 'of the teeth of the ratchet teeth 13 are oriented in the axial direction.
  • the top surfaces 30 of the teeth of the catching teeth 15 are inclined at an angle between 5 degrees and 10 degrees against the axial direction. Based on the axial direction, they thereby have the tapered head geometry.
  • the claw member 14 is designed in the form of a stamped component, that of a sheet of required thickness can be produced.
  • the claw member 14 has a constant thickness along the axial direction. In the axial direction, the teeth of the ratchet teeth 13 are flush with the repelling ring.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klauenkupplung (10) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kupplungshälfte (11), die ein erstes Klauenelement (12) mit einer Sperrverzahnung (13) und ein relativ zu dem ersten Klauenelement (12) verdrehbares zweites Klauenelement (14) mit einer Fangverzahnung (15) aufweist, wobei die Sperrverzahnung (13) und die Fangverzahnung (15) unterschiedliche Verzahnungsgeometrien aufweisen.

Description

Klauenkupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Klauenkupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Aus der DE 10 2012 021 458 A1 ist bereits eine Klauenkupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer Kupplungshälfte, die ein erstes Klauenelement mit einer Sperrverzahnung und ein relativ zu dem ersten Klauenelement verdrehbares zweites Klauenelement mit einer Fangverzahnung aufweist, bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstig
herzustellende Klauenkupplung bereitzustellen, die einen guten Komfort liefert. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Klauenkupplung für einen Antriebsstrang eines
Kraftfahrzeugs, mit einer Kupplungshälfte, die ein erstes Klauenelement mit einer Sperrverzahnung und ein relativ zu dem ersten Klauenelement verdrehbares zweites Klauenelement mit einer Fangverzahnung aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Sperrverzahnung und die Fangverzahnung
unterschiedliche Verzahnungsgeometrien aufweisen. Durch eine geeignete
Verzahnungsgeometrie des Fangelements kann ein Risiko, dass während eines
Einspurvorgangs einer zweiten Kupplungshälfte in die erste Kupplungshälfte ein sogenanntes Kupplungsratschen auftritt, minimiert werden. Durch eine geeignete
Verzahnungsgeometrie des Sperrelements kann für das erste Klauenelement eine einfache Ausgestaltung gefunden werden, die damit auch kostengünstig herstellbar ist. Durch unterschiedliche Verzahnungsgeometrien kann somit ein guter Kompromiss zwischen einer kostengünstigen Herstellung und gutem Komfort erreicht werden. Unter einer„Verzahnungsgeometrie" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Orientierung und/oder Ausgestaltung von Flächen an einem der Klauenelemente verstanden werden, welche für einen formschlüssigen Kontakt mit einer
korrespondierenden Fläche an einem korrespondierenden Klauenelement vorgesehen sind. Unter„unterschiedlichen Verzahnungsgeometrien" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass miteinander vergleichbare Flächen der
Sperrverzahnung und der Fangverzahnung eine unterschiedliche Orientierung und/oder Ausgestaltung aufweisen. Unter einem„Klauenelement" soll in diesem Zusammenhang ein Element verstanden werden, das eine Verzahnung aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Verzahnung der anderen Kupplungshälfte zu kontaktieren. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Fangverzahnung zumindest einen Zahn umfasst, der als Verzahnungsgeometrie eine angeschrägte Kopfgeometrie aufweist. Dadurch kann das Kupplungsratschen besonders gut minimiert werden.
Unter einer„Kopfgeometrie" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine
Orientierung und/oder Ausgestaltung einer Kopffläche des Zahns verstanden werden. Unter einer„Kopffläche" soll insbesondere eine zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung orientierte Fläche des Zahns verstanden werden. Unter„zumindest im
Wesentlichen in axialer Richtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere
verstanden werden, dass die Fläche eine Flächennormale aufweist, welche mit einer axialen Richtung einen Winkel kleiner als 20 Grad einschließt. Unter einer
„angeschrägten Kopfgeometrie" soll insbesondere verstanden werden, dass der Winkel zwischen der axialen Richtung und der Flächennormale größer als 0 Grad ist.
Vorzugsweise beträgt der Winkel zumindest 1 Grad und besonders bevorzugt zumindest 2 Grad.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Sperrverzahnung zumindest einen Zahn umfasst, der als Verzahnungsgeometrie eine gerade Kopfgeometrie aufweist. Dadurch kann das Klauenelement besonders kostengünstig ausgebildet werden. Unter einer„geraden Kopfgeometrie" soll insbesondere verstanden werden, dass der Winkel zwischen der axialen Richtung und der Flächennormale kleiner als 0 Grad ist. Vorzugsweise beträgt der Winkel 0 Grad.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die erste
Kupplungshälfte zumindest eine Rückstellfeder aufweist, die dazu vorgesehen ist, das zweite Klauenelement in einer Grundstellung relativ zu dem ersten Klauenelement anzuordnen. Dadurch können die Klauenelemente sicher in einer Grundstellung bewegt werden, in der nach einem Ausspuren ein erneutes Einspuren möglich ist. Unter einer „Grundstellung" soll dabei insbesondere eine Stellung verstanden werden, die die zwei Klauenelemente zueinander in einem unbelasteten Zustand einnehmen.
Vorzugsweise umfasst die Klauenkupplung einen Umsetzmechanismus, der dazu vorgesehen ist, eine axial wirkende Federkraft der Rückstellfeder in ein Drehmoment zur Rückstellung des zweiten Klauenelements umzusetzen. Dadurch kann die Rückstellfeder konstruktiv besonders einfach ausgeführt werden, wodurch eine weitere Kostenreduktion möglich ist.
Besonders bevorzugt weist das zweite Klauenelement zumindest eine Schrägfläche auf, die für den Umsetzmechanismus vorgesehen ist. Dadurch ist eine einfache
Ausgestaltung des Umsetzmechanismus möglich. Unter einer„Schrägfläche" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung orientierte, in Umfangsrichtung geneigte Fläche verstanden werden.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Klauenkupplung einen Rampenring mit zumindest einer Schrägfläche, die korrespondierend zu der zumindest einen Schrägfläche des Klauenelements angeordnet ist, aufweist. Dadurch kann einfach ein Gegenstück für das Klauenelement bereitgestellt werden.
Vorzugsweise sind das zweite Klauenelement axial fest und der Rampenring axial verschiebbar mit dem ersten Klauenelement verbunden. Dadurch ist eine Anordnung der Rückstellfeder zwischen dem ersten Klauenelement und dem Rampenring möglich, wodurch eine konstruktiv einfache Ausgestaltung erreicht werden kann.
Die Rückstellfeder ist vorzugsweise als eine Tellerfeder oder Wellfeder ausgebildet, die dazu vorgesehen ist, das Klauenelement oder den Rampenring mit einer axial wirkenden Federkraft zu beaufschlagen. Dadurch kann die Rückstellfeder besonders einfach ausgebildet werden.
Außerdem wird ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang, der zumindest eine erfindungsgemäße Klauenkupplung aufweist, vorgeschlagen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang,
Fig. 2 eine Klauenkupplung des Antriebsstrangs in einer perspektivischen
Darstellung,
Fig. 3 die Klauenkupplung schematisch in ausgelegtem Zustand und
Fig. 4 die Klauenkupplung schematisch in eingelegtem Zustand.
Die Figur 1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang 31 , der zumindest eine Klauenkupplung 10 aufweist. Der Antriebsstrang umfasst ein Getriebe 19, in welches die Klauenkupplung 10 integriert ist. Das Getriebe 19 ist vorzugsweise als ein sogenanntes Mehrstufengetriebe ausgebildet und umfasst eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Planetenradstufen, die zur Schaltung unterschiedlicher
Getriebeübersetzungen vorgesehen sind. Die Klauenkupplung 10 kann je nach
Ausgestaltung des Getriebes 19 zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen zwei der Planetenradgetriebe oder als Bremse für eines der Planetenradgetriebe ausgebildet sein. Die Klauenkupplung 10 ist in den Figuren 2 bis 4 näher dargestellt.
Die Klauenkupplung 10 umfasst eine erste Kupplungshälfte 11 und eine zweite
Kupplungshälfte 20. Die Kupplungshälften 1 1 , 20 sind zur Herstellung einer drehfesten Verbindung formschlüssig miteinander verbindbar. Eine der Kupplungshälften 1 1 , 20 ist dazu vorgesehen, entlang einer Betätigungsrichtung 27 relativ zu der anderen
Kupplungshälfte 20, 11 verschoben zu werden. Durch eine Relatiwerschiebung der Kupplungshälften 11 , 20 relativ zueinander werden die zwei Kupplungshälften 1 1 , 20 in einen formschlüssigen Eingriff miteinander gebracht. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel ist die Kupplungshälfte 11 dazu vorgesehen, axial verschoben zu werden. Die Klauenkupplung 10 weist einen nicht näher dargestellten Betätigungskolben auf. Der Betätigungskolben kann beispielsweise hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch ausgeführt sein.
Die erste Kupplungshälfte 11 umfasst ein erstes Klauenelement 12 mit einer
Sperrverzahnung 13 und ein zweites Klauenelement 14 mit einer Fangverzahnung 15. Das zweite Klauenelement 14 ist dazu vorgesehen, relativ zu dem ersten Klauenelement 12 verdreht zu werden. Das erste Klauenelement 12 umfasst einen Führungsring. Die Sperrverzahnung 13 umfasst eine Anzahl von Zähnen, die in einem identischen Abstand an einem Innenumfang des Führungsrings angeordnet sind. Das zweite Klauenelement 14 mit der Fangverzahnung 15 ist gegenüber dem ersten Klauenelement 12 in
Umfangsrichtung 28 verdrehbar gelagert. Die Fangverzahnung 15 weist eine zu der Sperrverzahnung 13 identische Anzahl von Zähnen auf, die an einer Stirnseite des Abweisrings angeordnet sind. In radialer Richtung betrachtet, greifen die
Fangverzahnung 15 und die Sperrverzahnung 13 ineinander ein. Entlang der
Betätigungsrichtung 27 betrachtet stehen die Zähne der Fangverzahnung 15 über die Zähne der Sperrverzahnung 13 über. Entlang des Umfangs sind die Zähne der
Fangverzahnung 15 und die Zähne der Sperrverzahnung 13 jeweils wechselweise angeordnet, d.h. jeweils einer der Zähne der Fangverzahnung 15 ist zwischen zwei der Zähne der Sperrverzahnung 13 angeordnet.
Die zweite Kupplungshälfte 20 umfasst ein Klauenelement 21 , das eine
Klauenverzahnung 22 mit einer Mehrzahl von Zähnen aufweist. Die Klauenverzahnung 22 ist zu einem Eingriff in die Fangverzahnung 15 und in die Sperrverzahnung 13 der ersten Kupplungshälfte 1 1 vorgesehen. Die Klauenverzahnung 22, die Sperrverzahnung 13 und die Fangverzahnung weisen jeweils eine gleiche Anzahl von Zähnen auf. Die Zähne der Klauenverzahnung 22 der zweiten Kupplungshälfte 20 sind dazu vorgesehen, zwischen einem der Zähne der Sperrverzahnung 13 der ersten Kupplungshälfte 1 1 und einem der Zähne der Fangverzahnung 15 der ersten Kupplungshälfte 1 1 angeordnet zu werden.
Zur Herstellung der drehfesten Verbindung zwischen der ersten Kupplungshälfte 1 1 und der zweiten Kupplungshälfte 20 wird die erste Kupplungshälfte 1 1 durch den
Betätigungskolben in die Betätigungsrichtung 27 verschoben. Indem die Zähne über die Zähne entlang der Betätigungsrichtung 27 hinausstehen, greifen die Zähne der
Klauenverzahnung 22 der zweiten Kupplungshälfte 20 zunächst in die Zähne der
Fangverzahnung 15 der ersten Kupplungshälfte 1 1 ein. Das gegenüber dem ersten Klauenelement 12 verdrehbare zweite Klauenelement 14 wird durch die
Klauenverzahnung 22 in Umfangsrichtung 28 mitgenommen und ein Einspurvorgang der Klauenkupplung 10 beginnt. Das zweite Klauenelement 14 wird in Umfangsrichtung 28 gegenüber dem ersten Klauenelement 12 verdreht, bis die Zähne der Fangverzahnung 15 an den Zähnen der Sperrverzahnung 13 anschlagen. Während eines Zeitraums des Einspurvorgangs wird die erste Kupplungshälfte 11 weiterhin in Betätigungsrichtung 27 bewegt. Indem die Fangverzahnung 15 gegen die Sperrverzahnung 3 verdreht wird, entsteht zwischen den Zähnen der Fangverzahnung 5 und den Zähnen der Sperrverzahnung 13 ein Freiraum, in welchen bei einem vollständigen Schließen der Klauenkupplung 10 die Zähne der Klauenverzahnung 22 eingreifen.
Die erste Kupplungshälfte 11 der Klauenkupplung 10 umfasst eine Rückstellfeder 24, die dazu vorgesehen ist, das zweite Klauenelement 14 in einer Grundstellung relativ zu dem ersten Klauenelement 12 anzuordnen. In der Grundstellung liegen die Zähne der
Fangverzahnung 15 an den Zähnen der Sperrverzahnung 13 an. Die Rückstellfeder 24 stellt eine Federkraft bereit, die dazu vorgesehen ist, die Fangverzahnung 15 in Anlage mit der Sperrverzahnung 13 zu bringen. Sobald die Klauenverzahnung 22 in die
Fangverzahnung 15 eingreift, wird das zweite Klauenelement 14 gegen die Federkraft relativ zu dem ersten Klauenelement 12, 14, 21 verdreht. Die Rückstellfeder 24 ist dazu vorgesehen, eine Dämpfung für den Einspurvorgang bereitzustellen.
Die von der Rückstellfeder 24 bereitgestellte Federkraft wirkt in axialer Richtung. Die Klauenkupplung 10 umfasst einen Umsetzmechanismus 23, der dazu vorgesehen ist, die axial wirkende Federkraft der Rückstellfeder 24 in ein Drehmoment zur Rückstellung des zweiten Klauenelements 14 umzusetzen. Das zweite Klauenelement 14 weist eine-~ ehrzahl von Schrägflächen 16 auf, die für den Umsetzmechanismus 23 vorgesehen ist. Die Schrägflächen 16 sind dazu vorgesehen, eine Verdrehung des zweiten
Klauenelements 14 relativ zu dem ersten Klauenelement 12 in eine axial wirkende Kraft parallel zu der Betätigungsrichtung 27 umzusetzen. Die erste Kupplungshälfte 11 umfasst weiter einen Rampenring 18 mit Schrägflächen 29, die korrespondierend zu den
Schrägflächen 16 des zweiten Klauenelements 14 angeordnet sind.
Das zweite Klauenelement 14 ist drehbar und axial fest mit dem ersten Klauenelement 12 verbunden. Der Rampenring 18 ist drehfest und axial verschiebbar mit dem ersten Klauenelement 12 verbunden. Die Rückstellfeder 24 ist zwischen dem ersten
Klauenelement 12 und dem Rampenring 18 abgestützt. In dem Einspurvorgang setzt der Umsetzmechanismus 23 eine Verdrehung des zweiten Klauenelements 14 relativ zu dem ersten Klauenelement 12 in eine axiale Verschiebung des Rampenrings 18 relativ zu dem ersten Klauenelement 12 um. Die Rückstellfeder 24 wird dadurch komprimiert. In einem Ausspurvorgang wird die wirkende Federkraft der Rückstellfeder 24 durch die
Schrägflächen 16, 29 in das Drehmoment zur Rückstellung des zweiten Klauenelements 14 gesetzt. Die Rückstellfeder 24 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als eine Tellerfeder oder Wellfeder ausgebildet, die dazu vorgesehen ist, den Rampenring 18 mit der axial wirkenden Federkraft zu beaufschlagen. Die Federkraft ist entgegen der
Betätigungsrichtung 27 gerichtet. Alternativ ist es auch denkbar, den Rampenring 18 axial fest mit dem ersten
Klauenelement 12 zu verbinden. In einer solchen Ausgestaltung ist das zweite
Klauenelement 14 drehbar und axial verschiebbar mit dem ersten Klauenelement 12 verbunden. Wird bei einer solchen Ausgestaltung das zweite Klauenelement 14 durch die Klauenverzahnung 22 des Klauenelements 21 in Umfangsrichtung 28 mitgenommen, gleiten die Schrägflächen 16 des Klauenelements 14 an den korrespondierenden
Schrägflächen 29 des Rampenrings 18 entlang. Das zweite Klauenelement 14 wird dadurch in Betätigungsrichtung 27 verschoben, wodurch eine Flächenüberdeckung der Zähne der Sperrverzahnung 13, der Fangverzahnung 15 und der Klauenverzahnung 22 zusätzlich rasch erhöht und ein Flächenanpressdruck, den die Zähne der
Sperrverzahnung 13, der Fangverzahnung 15 und der Klauenverzahnung 22 aufeinander ausüben, verringert wird. Die Rückstellfeder 24 wirkt auf das zweite Klauenelement 14. Die Rückstellfeder 24 ist in einer solchen Ausgestaltung dazu vorgesehen, eine entlang der Betätigungsrichtung 27 gerichtete Federkraft bereitzustellen.
Die Sperrverzahnung 13 und die Fangverzahnung 15 weisen unterschiedliche
Verzahnungsgeometrien auf. Jeder der Zähne der Sperrverzahnung 13 und jeder der Zähne der Fangverzahnung 15 weist zwei Zahnflanken 25, 26, 25', 26' auf, welche durch in Umfangsrichtung 28 orientierte Flächen der Zähne gebildet sind, und eine Kopffläche 30, 30', welche durch eine in axialer Richtung orientierter Fläche der Zähne gebildet ist. Die Kopfflächen 30, 30' sind für einen ersten Kontakt der Klauenelemente 12, 14, 21 während des Schließens der Klauenkupplung 10 vorgesehen. Die Zahnflanken 25, 25", 26, 26' sind für die formschlüssige Verbindung der Klauenelemente 12, 14, 21 und eine Übertragung des Drehmoments vorgesehen.
Die Zähne der Fangverzahnung 15 weisen als Verzahnungsgeometrie eine angeschrägte Kopfgeometrie auf. Die Kopfflächen 30 der Zähne der Fangverzahnung 15 sind gegenüber der axialen Richtung geneigt angeordnet. Die Kopfflächen 30' der Zähne der Sperrverzahnung 13 sind in die axiale Richtung orientiert. Die Kopfflächen 30 der Zähne der Fangverzahnung 15 sind dabei um einen Winkel zwischen 5 Grad und 10 Grad gegen die axiale Richtung geneigt. Bezogen auf die axiale Richtung weisen sie dadurch die angeschrägte Kopfgeometrie auf.
Die Zähne der Sperrverzahnung 13 weisen, indem deren Kopfflächen 30' in axialer Richtung orientiert sind, eine gerade Kopfgeometrie auf. Das Klauenelement 14 ist in Form eines Stanzbauteils ausgeführt, dass aus einem Blech erforderlicher Stärke hergestellt werden kann. Das Klauenelement 14 weist entlang der axialen Richtung eine konstante Stärke auf. In axialer Richtung schließen die Zähne der Sperrverzahnung 13 bündig mit dem Abweisring ab.
Bezugszeichenliste
Klauenkupplung
Kupplungshälfte
Klauenelement
Sperrverzahnung
Klauenelement
Fangverzahnung
Schrägfläche
Rampenring
Getriebe
Kupplungshälfte
Klauenelement
Klauenverzahnung
Umsetzmechanismus
Rückstellfeder
Zahnflanken
' Zahnflanken
Zahnflanken
' Zahnflanken
Betätigungsrichtung
Umfangsrichtung
Schrägfläche
Kopffläche
' Kopffläche
Antriebsstrang

Claims

Patentansprüche
Klauenkupplung (10) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kupplungshälfte (11), die ein erstes Klauenelement (12) mit einer Sperrverzahnung (13) und ein relativ zu dem ersten Klauenelement (12) verdrehbares zweites Klauenelement (14) mit einer Fangverzahnung (15) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sperrverzahnung (13) und die Fangverzahnung (15) unterschiedliche
Verzahnungsgeometrien aufweisen.
Klauenkupplung (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fangverzahnung (15) zumindest einen Zahn umfasst, der als
Verzahnungsgeometrie eine angeschrägte Kopfgeometrie aufweist.
Klauenkupplung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sperrverzahnung (13) zumindest einen Zahn umfasst, der als
Verzahnungsgeometrie eine gerade Kopfgeometrie aufweist.
Klauenkupplung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Kupplungshälfte (11) zumindest eine Rückstellfeder (24) aufweist, die dazu vorgesehen ist, das zweite Klauenelement (14) in einer Grundstellung relativ zu dem ersten Klauenelement (12) anzuordnen.
5. Klauenkupplung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
einen Umsetzmechanismus (23), der dazu vorgesehen ist, eine axial wirkende Federkraft der Rückstellfeder (24) in ein Drehmoment zur Rückstellung des zweiten Klauenelements (14) umzusetzen.
6. Klauenkupplung (10) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Klauenelement (14) zumindest eine Schrägfläche (16) aufweist, die für den Umsetzmechanismus (23) vorgesehen ist.
7. Klauenkupplung (10) nach Anspruch 6,
gekennzeichnet durch
einen Rampenring (18) mit zumindest einer Schrägfläche (29), die
korrespondierend zu der zumindest einen Schrägfläche (16) des Klauenelements (14) angeordnet ist.
8. Klauenkupplung (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Klaueneiement (14) axial fest und der Rampenring (18) axial
verschiebbar mit dem ersten Klauenelement (12) verbunden sind.
9. Klauenkupplung (10) zumindest nach den Ansprüchen 4 und 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rückstellfeder (24) als eine Tellerfeder oder Wellfeder ausgebildet ist, die dazu vorgesehen ist, das Klauenelement (14) oder den Rampenring (18) mit einer axial wirkenden Federkraft zu beaufschlagen.
10. Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang, der zumindest eine Klauenkupplung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
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