WO2018091026A1 - Kupplungsvorrichtung - Google Patents

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WO2018091026A1
WO2018091026A1 PCT/DE2017/100893 DE2017100893W WO2018091026A1 WO 2018091026 A1 WO2018091026 A1 WO 2018091026A1 DE 2017100893 W DE2017100893 W DE 2017100893W WO 2018091026 A1 WO2018091026 A1 WO 2018091026A1
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coupling device
outer ring
ring
inner ring
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PCT/DE2017/100893
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Alexander Wenisch
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16D2023/123—Clutch actuation by cams, ramps or ball-screw mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a coupling device, in particular for a motor vehicle.
  • Clutch devices in motor vehicles are generally designed as multi-plate clutches or dog clutches.
  • Multi-plate clutches are frictional coupling devices which are actuated essentially by an axial force.
  • Jaw clutch are positive coupling devices that have a lower shifting comfort than multi-plate clutches, but require a lower actuation force.
  • DE 10 2013 220 224 A1 discloses a shiftable clutch.
  • the clutch includes a first outer ring, a second outer ring, an inner ring, at least one wedge block disposed at least partially radially between the inner ring and the first and second outer rings, and a single actuator rod for positioning the at least one wedge block , is displaceable.
  • the first outer ring and the inner ring are rotatably connected to each other.
  • the second outer ring and the inner ring are rotatably connected with each other.
  • the inner ring is rotatable relative to the first and second outer rings.
  • the object of the present invention is to further develop a coupling device such that in particular a shifting comfort of the coupling device is increased and an actuating force for actuating the coupling device is reduced.
  • the coupling device comprises an inner ring and an outer ring and at least one radially arranged between the inner ring and the outer ring clutch disc, which is formed of a plurality of circumferentially adjacent to each other and elastically interconnected by a cage segments, wherein the segments in a unconfirmed stand the Kupplungsvornchtung come only to the outer ring to the plant, and wherein the segments in an actuated state of the coupling device also come to rest on the inner ring to generate a frictional torque for transmitting torque between the inner ring and the outer ring, wherein the outer ring on a Inner peripheral surface has a plurality of ramps, which cooperate with correspondingly formed ramps on a respective outer peripheral surface of the respective segment, and wherein the segments are radially displaceable via a first and a second axially actuated piston, wherein the first piston is provided, at least to displace a portion of the segments for actuating the coupling device in a first circumferential direction, and wherein
  • a gap is formed in the unactuated state of the coupling device between the at least one clutch disc and the inner ring, so that the inner ring and the at least one clutch disc do not come into contact with each other, wherein no torque is transmitted between the inner ring and the outer ring.
  • the at least one clutch disc comes in an actuated state of the coupling device radially on the inner ring and the outer ring to the plant.
  • a radial displacement of at least a portion of the segments is initiated by the axial actuation of at least one of the two pistons.
  • either the first piston or the second piston can be actuated.
  • the separate operation of the first and second pistons enables a performance-optimized actuation of the coupling device in overrun mode and in traction mode.
  • one of the two pistons is provided for actuating the coupling device in overrun mode, the other piston being provided for actuating the coupling device in traction mode.
  • both pistons can be actuated simultaneously to simultaneously displace all the segments and thereby actuate the coupling device.
  • the radial displacement of the segments leads to a wedging of the at least one coupling disc between the outer ring and the inner ring and thus to a positive connection. In particular, this increases the shifting comfort.
  • the two pistons are axially movably guided on a ring element.
  • axial grooves for guiding on the ring element are formed on the respective piston.
  • the respective piston is guided by a plurality of axial grooves provided for this purpose on the circumference of the ring element. Consequently, the respective piston is rotationally connected to the ring element.
  • the ring element is arranged rotationally to the outer ring.
  • the respective piston has a plurality of axially formed wedge elements, which are arranged tangentially between each two segments, wherein the respective wedge element is provided to act tangentially on the respective segment.
  • the respective piston is annular.
  • the respective wedge element is designed such that an end of the respective wedge element formed on the respective piston is tangentially wider than a free end of the respective wedge element.
  • the further the piston is axially displaced in the direction of the clutch disc, the further the segments provided for this purpose are moved tangentially.
  • the tangential displacement of the segments on the outer ring is connected to a sliding of the ramps on the outer ring and the ramps on the segments, so that thereby a radial displacement of the respective segments is realized.
  • two wedge elements are preferably arranged tangentially between two segments after two successive segments in the circumferential direction.
  • two wedge elements and no wedge element are alternately arranged between two segments.
  • the piston has as many wedge elements as the clutch disc has segments.
  • a wedge member is provided for actuating a single segment.
  • two respective ramps on the outer ring together substantially form a pitch circle contour.
  • This realizes a rotation-independent wedging of the clutch disc.
  • the ramps are bidirectional.
  • other ramp contours are conceivable which realize a direction of rotation-independent wedging of the clutch disc.
  • the ramps on the outer ring in the circumferential direction are alternately radially increasing and formed radially decreasing.
  • An outer peripheral surface of the inner ring is cylindrical.
  • the invention includes the technical teaching that the segments are arranged in a circumferential groove on the inner ring, wherein the segments come into frictional engagement in the circumferential groove in the actuated state of the coupling device.
  • the circumferential groove is particularly intended to axially fix the segments and to reduce the actuation force for the coupling device.
  • the segments are formed radially inwardly substantially wedge-shaped.
  • the segments at least partially taper radially inward.
  • the circumferential groove is formed on the inner ring complementary to the segments. This increases the contact surface between the respective segment and the inner ring. Consequently, the normal force and thus also the friction torque between the respective segment and the inner ring increase.
  • the respective segment is preferably mounted radially on the cage via two spring elements in each case, with the two respective spring elements pressing the respective segment radially against the outer ring in the unactuated state of the coupling device.
  • the spring elements are preferably designed as compression springs and are supported radially between the cage and the respective segment.
  • the outer ring is rotatably connected to a housing.
  • the housing may be, for example, a transmission housing or other torque-carrying component, such as a planet carrier.
  • a form-fitting structure is formed between the housing or this component and the outer ring, which prevents rotation of the outer ring relative to the fixed component or the housing.
  • Figure 1 is a schematic sectional view illustrating the construction of a coupling device according to the invention, an enlarged schematic sectional view of the inventive Shen coupling device of Figure 1 in an unactuated state, and a further enlarged schematic sectional view of the coupling device according to Figure 1 in an actuated state.
  • a coupling device for a - not shown here - motor vehicle on an inner ring 1, an outer ring 2 and a radially disposed between the inner ring 1 and the outer ring 2 clutch disc 3.
  • the outer ring 2 is rotatably connected to a housing 10.
  • a positive-locking structure is formed radially between the outer ring 2 and the housing 10, which prevents a relative rotation between the outer ring 2 and the housing 10.
  • the clutch disc 3 is formed of a plurality of circumferentially adjacent to each other and by a cage 4 interconnected segments 5.
  • the respective segment 5 is mounted radially on the cage 4 via two spring elements 9 each.
  • the respective segment 5 is pressed by the two respective spring elements 9 radially against the outer ring 2.
  • the segments 5 come radially to an inner peripheral surface of the outer ring 2 to the plant.
  • two respective ramps 6 on the outer ring 2 together form a pitch circle contour.
  • the segments 5 are tangentially displaceable via a first and a second axially actuated piston 13a, 13b.
  • the first piston 13a is provided to displace at least a portion of the segments 5 for actuating the coupling device in a first circumferential direction, in this case counterclockwise.
  • the second piston 13b is provided to displace at least the remaining part of the segments 5 for actuating the coupling device in a second circumferential direction, namely in a clockwise direction.
  • the two pistons 13a, 13b are annular and each have a plurality of axially formed wedge elements 14a, 14b, which are arranged tangentially between two respective segments 5, to each other at an axial actuation of the respective piston 13a, 13b, the respective two segments 5 tangentially from each other to space and thereby at least one segment 5 to move tangentially.
  • the two respective wedge elements 14a, 14b are each arranged tangentially between two segments 5 after two successive segments 5 in the circumferential direction.
  • the segments 5 In an unactuated state of the coupling device, the segments 5 come only to the outer ring 2 to the plant, between the inner ring 1 and the clutch plate 3, in particular between the inner ring 1 and the segments 5, a radial gap 1 1 is formed. Thus, no torque is transmitted between the inner ring 1 and the outer ring 2.
  • the two pistons 13a, 13b can be acted upon by an axial force in order to actuate the segments 5 radially.
  • the segments 5 In an actuated state of the coupling device, the segments 5 also come to rest on the inner ring 1 in order to generate a frictional torque for transmitting a torque between the inner ring 1 and the outer ring 2.
  • the reason for this is the tangential displacement of the respective segments 5 initiated by the axial displacement of the respective piston 13a, 13b.
  • the segments 5 are radially displaced via the interaction of the ramps 6 on the outer ring 2 and the ramps 7 on the respective segment 5.
  • the inner ring 1 in the actuated state of the coupling device, the inner ring 1 is coupled via the clutch disc 3 with the outer ring 2 and thus rotatably connected. Due to the ramps 6 on the outer ring 2 and the corresponding thereto formed ramps 7 on the respective segment 5 takes place after a slight relative rotation between the clutch disc 3 and the outer ring 2, a wedging of the clutch disc 3 between the outer ring 2 and the inner ring. 1 By this wedging the friction torque for transmitting the torque between the inner ring 1 and the outer ring 2 is amplified in the actuated state of the coupling device.
  • FIG. 3 the coupling device according to a further sectional view is shown in the actuated state.
  • the segments 5 held by the cage 4 are arranged in a circumferential groove 8 on the inner ring 1.
  • the segments 5 come in the circumferential groove 8 to the plant.
  • An arrow 12 visualizes an axial force acting on the first piston 13a, which has displaced the wedge elements 14a axially between two respective segments 5, thereby displacing the respective segment 5 tangentially and consequently radially.
  • the second piston 13b has not been operated.
  • the two pistons 13a, 13b are guided axially movably on a ring element 15.
  • the two pistons 13a, 13b axial grooves 16 for guiding the ring member 15, wherein the axial grooves 16 are arranged uniformly on the circumference of the respective piston 13a, 13b. Due to the radial displacement of the respective segments 5, the displaced segments 5 come to rest radially in the groove 8 on the inner ring 1.
  • the segments 5 are substantially wedge-shaped radially inwardly, in particular trapezoidal in cross-section.
  • the groove 8 is formed substantially complementary to the segments 5 in order to prevent tilting of the respective segment 5.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung, umfassend einen Innenring (1) und einen Außenring (2) sowie mindestens eine radial zwischen dem Innenring (1) und dem Außenring (2) angeordnete Kupplungsscheibe (3), die aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordneter sowie durch einen Käfig (4) elastisch miteinander verbundener Segmente (5) ausgebildet ist, wobei die Segmente (5) in einem unbetätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung lediglich an dem Außenring (2) zur Anlage kommen, und wobei die Segmente (5) in einem betätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung auch an dem Innenring (1) zur Anlage kommen, um ein Reibmoment zur Übertragung eines Drehmoments zwischen dem Innenring (1) und dem Außenring (2) zu generieren, wobei der Außenring (2) an einer Innenumfangsfläche eine Vielzahl von Rampen (6) aufweist, die mit korrespondierend dazu ausgebildeten Rampen (7) an einer jeweiligen Außenumfangsfläche des jeweiligen Segments (5) zusammenwirken, und wobei die Segmente (5) über einen ersten und einen zweiten axial betätigbaren Kolben (13a, 13b) radial verschiebbar sind, wobei der erste Kolben (13a) dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Segmente (5) zur Betätigung der Kupplungsvorrichtung in eine erste Umfangsrichtung zu verschieben, und wobei der zweite Kolben (13b) dazu vorgesehen ist, zumindest einen anderen Teil der Segmente (5) zur Betätigung der Kupplungsvorrichtung in eine zweite Umfangsrichtung, die entgegengesetzt zur ersten Umfangsrichtung ist, zu verschieben.

Description

Kupplungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Kupplungsvorrichtungen in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Getrieben von Kraftfahr- zeugen sind in der Regel als Lamellenkupplung oder Klauenkupplung ausgebildet. Lamellenkupplungen sind reibschlüssige Kupplungsvorrichtungen, die im Wesentlichen durch eine Axialkraft betätigbar sind. Klauenkupplung sind formschlüssige Kupplungsvorrichtungen, die einen geringeren Schaltkomfort als Lamellenkupplungen aufweisen, jedoch eine geringere Betätigungskraft benötigen.
Beispielsweise geht aus der DE 10 2013 220 224 A1 eine schaltbare Kupplung hervor. Die Kupplung umfasst einen ersten äußeren Ring, einen zweiten äußeren Ring, einen inneren Ring, mindestens einen zumindest teilweise radial zwischen dem inneren Ring und den ersten und zweiten äußeren Ringen angeordneten Keilblock, und eine einzige Aktuatorstange, welche, um den mindestens einen Keilblock zu positionieren, verschiebbar ist. In einer ersten Position für die Aktuatorstange und den mindestens einen Keilblock sind der erste äußere Ring und der innere Ring drehfest miteinander verbunden. In einer zweiten Position für die Aktuatorstange und den mindestens einen Keilblock sind der zweite äußere Ring und der innere Ring drehfest mitei- nander verbunden. In einer dritten Position für die Aktuatorstange und den mindestens einen Keilblock ist der innere Ring drehbar gegenüber dem ersten und dem zweiten äußeren Ring.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kupplungsvorrichtung da- hingehend weiterzuentwickeln, dass insbesondere ein Schaltkomfort der Kupplungsvorrichtung gesteigert und eine Betätigungskraft zur Betätigung der Kupplungsvorrichtung verringert werden.
Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung umfasst einen Innenring und einen Au- ßenring sowie mindestens eine radial zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnete Kupplungsscheibe, die aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordneter sowie durch einen Käfig elastisch miteinander verbundener Segmente ausgebildet ist, wobei die Segmente in einem unbetätigten Zu- stand der Kupplungsvornchtung lediglich an dem Außenring zur Anlage kommen, und wobei die Segmente in einem betätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung auch an dem Innenring zur Anlage kommen, um ein Reibmoment zur Übertragung eines Drehmoments zwischen dem Innenring und dem Außenring zu generieren, wobei der Außenring an einer Innenumfangsfläche eine Vielzahl von Rampen aufweist, die mit korrespondierend dazu ausgebildeten Rampen an einer jeweiligen Außenumfangsflä- che des jeweiligen Segments zusammenwirken, und wobei die Segmente über einen ersten und einen zweiten axial betätigbaren Kolben radial verschiebbar sind, wobei der erste Kolben dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Segmente zur Betäti- gung der Kupplungsvorrichtung in eine erste Umfangsrichtung zu verschieben, und wobei der zweite Kolben dazu vorgesehen ist, zumindest einen anderen Teil der Segmente zur Betätigung der Kupplungsvorrichtung in eine zweite Umfangsrichtung, die entgegengesetzt zur ersten Umfangsrichtung ist, zu verschieben. Mit anderen Worten ist im unbetätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung zwischen der mindestens einen Kupplungsscheibe und dem Innenring ein Spalt ausgebildet, sodass der Innenring und die mindestens eine Kupplungsscheibe nicht aneinander zur Anlage kommen, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring kein Drehmoment übertragen wird. Demgegenüber kommt die mindestens eine Kupplungsscheibe in einem betätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung radial am Innenring und am Außenring zur Anlage. Eine radiale Verschiebung zumindest eines Teils der Segmente wird durch das axiale Betätigen zumindest eines der beiden Kolben eingeleitet. Insbesondere kann entweder der erste Kolben oder der zweite Kolben betätigt werden. Die voneinander getrennte Betätigung des ersten und zweiten Kolbens ermöglicht ei- ne leistungsoptimierte Aktuierung der Kupplungsvorrichtung im Schubbetrieb und im Zugbetrieb. Mit anderen Worten ist einer der beiden Kolben zur Aktuierung der Kupplungsvorrichtung im Schubbetrieb vorgesehen, wobei der andere Kolben zur Aktuierung der Kupplungsvorrichtung im Zugbetrieb vorgesehen ist. Insbesondere werden dabei die Betätigungskraft und dadurch auch der Ölbedarf gesenkt. Ferner können auch beide Kolben gleichzeitig betätigt werden, um alle Segmente gleichzeitig zu verschieben und dadurch die Kupplungsvorrichtung zu aktuieren. Die radiale Verschiebung der Segmente führt zu einer Verkeilung der mindestens einen Kupplungsscheibe zwischen dem Außenring und dem Innenring und somit zu einer formschlüssigen Verbindung. Insbesondere wird dadurch der Schaltkomfort erhöht. Vorzugsweise sind die beiden Kolben axial beweglich an einem Ringelement geführt. Dazu sind am jeweiligen Kolben axiale Nuten zur Führung am Ringelement ausgebildet.. Insbesondere ist der jeweilige Kolben durch mehrere dafür vorgesehene axiale Nuten am Umfang des Ringelements geführt. Mithin ist der jeweilige Kolben verdrehfest mit dem Ringelement verbunden. Das Ringelement ist verdrehfest zum Außenring angeordnet.
Bevorzugt weist der jeweilige Kolben mehrere axial ausgebildete Keilelemente auf, die tangential zwischen jeweils zwei Segmente angeordnet sind, wobei das jeweilige Keilelement dazu vorgesehen ist, auf das jeweilige Segment tangential einzuwirken. Insbesondere ist der jeweilige Kolben ringförmig ausgebildet. Das jeweilige Keilelement ist derart ausgebildet, dass ein am jeweiligen Kolben ausgebildetes Ende des jeweiligen Keilelements tangential breiter als ein freies Ende des jeweiligen Keilelements ist. Je weiter der Kolben axial in Richtung der Kupplungsscheibe verschoben wird, umso weiter werden die dazu vorgesehenen Segmente tangential verschoben. Die tangentiale Verschiebung der Segmente am Außenring, ist mit einem aneinander Abgleiten der Rampen am Außenring und der Rampen an den Segmenten verbunden, sodass dadurch eine radiale Verschiebung der jeweiligen Segmente realisiert wird.
Bevorzugt sind jeweils zwei Keilelemente nach zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Segmenten tangential zwischen zwei Segmenten angeordnet. Mit anderen Worten sind abwechselnd zwischen zwei Segmenten zwei Keilelemente und kein Keilelement angeordnet. Mithin weist der Kolben genau so viele Keilelemente auf wie die Kupplungsscheibe Segmente aufweist. Ein Keilelement ist jeweils zum Betätigen eines einzigen Segments vorgesehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bilden zwei jeweilige Rampen am Außenring zusammen im Wesentlichen eine Teilkreiskontur aus. Dadurch wird ein drehrich- tungunabhängiges Verkeilen der Kupplungsscheibe realisiert. Mithin wirken die Rampen bidirektional. Ferner sind auch andere Rampenkonturen denkbar, die ein dreh- richtungunabhängiges Verkeilen der Kupplungsscheibe realisieren. Insbesondere sind die Rampen am Außenring in Umfangsrichtung abwechselnd radial zunehmend und radial abnehmend ausgebildet. Eine Außenumfangsfläche des Innenrings ist zylindrisch ausgebildet.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Segmente in einer umlau- fenden Nut am Innenring angeordnet sind, wobei die Segmente im betätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung reibschlüssig in der umlaufenden Nut zur Anlage kommen. Die umlaufende Nut ist insbesondere dazu vorgesehen, die Segmente axial zu fixieren und die Betätigungskraft für die Kupplungsvorrichtung zu verringern. Vorzugsweise sind die Segmente radial nach innen im Wesentlichen keilförmig ausgebildet. Mit anderen Worten verjüngen sich die Segmente zumindest teilweise radial nach innen. Insbesondere ist die umlaufende Nut am Innenring komplementär zu den Segmenten ausgebildet. Dadurch vergrößert sich die Anlagefläche zwischen dem jeweiligen Segment und dem Innenring. Mithin vergrößern sich die Normalkraft und so- mit auch das Reibmoment zwischen dem jeweiligen Segment und dem Innenring.
Bevorzugt ist das jeweilige Segment über jeweils zwei Federelemente radial am Käfig gelagert, wobei die beiden jeweiligen Federelemente im unbetätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung das jeweilige Segment radial gegen den Außenring drücken. Die Federelemente sind vorzugsweise als Druckfedern ausgebildet und stützen sich radial zwischen dem Käfig und dem jeweiligen Segment ab.
Vorzugsweise ist der Außenring drehfest mit einem Gehäuse verbunden. Das Gehäuse kann beispielsweise ein Getriebegehäuse oder eine andere drehmomentführende Komponente, wie beispielsweise ein Planetenträger sein. Insbesondere ist zwischen dem Gehäuse bzw. dieser Komponente und dem Außenring eine formschlüssige Struktur ausgebildet, die ein Verdrehen des Außenrings gegenüber der befestigten Komponente oder des Gehäuses verhindert. Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen, in welcher gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Hierbei zeigt Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung, eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemä ßen Kupplungsvorrichtung gemäß Figur 1 in einem unbetätigten Zustand, und eine weitere vergrößerte schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung gemäß Figur 1 in einem betätigten Zustand.
Gemäß Figur 1 weist eine erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug einen Innenring 1 , einen Außenring 2 sowie eine radial zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 angeordnete Kupplungsscheibe 3 auf. Der Außenring 2 ist drehfest mit einem Gehäuse 10 verbunden. Insbesondere ist radial zwischen dem Außenring 2 und dem Gehäuse 10 eine formschlüssige Struktur ausgebildet, die eine Relativdrehung zwischen dem Außenring 2 und dem Gehäuse 10 verhindert. Die Kupplungsscheibe 3 ist aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordneter sowie durch einen Käfig 4 miteinander verbun- dener Segmente 5 ausgebildet.
Nach Figur 2 ist das jeweilige Segment 5 über jeweils zwei Federelemente 9 radial am Käfig 4 gelagert. In einem - hier dargestellten - unbetätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung wird das jeweilige Segment 5 von den beiden jeweiligen Federelementen 9 radial gegen den Außenring 2 gedrückt. Mithin kommen die Segmente 5 radial an einer Innenumfangsfläche des Außenrings 2 zur Anlage. Ferner weist der Außenring 2 an der Innenumfangsfläche eine Vielzahl von Rampen 6 auf, die mit korrespondierend dazu ausgebildeten Rampen 7 an einer jeweiligen Außenumfangsfläche des jeweiligen Segments 5 zusammenwirken, um bei einer Relativdrehung zwischen dem Au- ßenring 2 und einem jeweiligen Segment 5 eine radiale Verschiebung des jeweiligen Segments 5 zu bewirken. Dabei bilden zwei jeweilige Rampen 6 am Außenring 2 zusammen eine Teilkreiskontur aus. Die Segmente 5 sind über einen ersten und einen zweiten axial betätigbaren Kolben 13a, 13b tangential verschiebbar. Der erste Kolben 13a ist dazu vorgesehen, zumindest einen Teil der Segmente 5 zur Betätigung der Kupplungsvorrichtung in eine erste Umfangsrichtung, vorliegend gegen den Uhrzeigersinn zu verschieben. Der zweite Kolben 13b ist dazu vorgesehen, zumindest den verbleibenden Teil der Segmente 5 zur Betätigung der Kupplungsvorrichtung in eine zweite Umfangsrichtung, nämlich im Uhrzeigersinn zu verschieben. Somit wird zwischen einer Betätigung der Kupplungsvorrichtung im Schubbetrieb und Zugbetrieb unterschieden. Die beiden Kolben 13a, 13b sind ringförmig ausgebildet und weisen jeweils eine Vielzahl axial ausgebildeter Keilelemente 14a, 14b auf, die tangential zwischen jeweils zwei Segmenten 5 angeordnet sind, um bei einer axialen Betätigung des jeweiligen Kolbens 13a, 13b die jeweiligen zwei Segmente 5 tangential voneinander zu beabstanden und dadurch zumindest ein Segment 5 tangential zu verschieben. Die beiden jeweiligen Keilelemente 14a, 14b sind jeweils nach zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Segmenten 5 tangential zwischen zwei Segmenten 5 angeordnet.
In einem unbetätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung kommen die Segmente 5 lediglich an dem Außenring 2 zur Anlage, wobei zwischen dem Innenring 1 und der Kupplungsscheibe 3, insbesondere zwischen dem Innenring 1 und den Segmenten 5 ein radialer Spalt 1 1 ausgebildet ist. Mithin wird zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 kein Drehmoment übertragen. Die beiden Kolben 13a, 13b sind mit einer Axialkraft beaufschlagbar, um die Segmente 5 radial zu betätigen. In einem betätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung kommen die Segmente 5 auch am Innenring 1 zur Anlage, um ein Reibmoment zur Übertragung eines Drehmoments zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 zu generieren. Grund dafür ist die durch die axiale Verschiebung des jeweiligen Kolbens 13a, 13b eingeleitete tangentiale Verschiebung der jeweiligen Segmente 5. Die Segmente 5 werden über die Wech- selwirkung der Rampen 6 am Außenring 2 und der Rampen 7 am jeweiligen Segment 5 radial verschoben. Mit anderen Worten wird im betätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung der Innenring 1 über die Kupplungsscheibe 3 mit dem Außenring 2 gekoppelt und somit drehfest verbunden. Aufgrund der Rampen 6 am Außenring 2 sowie der korrespondierend dazu ausgebildeten Rampen 7 am jeweiligen Segment 5 erfolgt nach einer geringen Relativdrehung zwischen der Kupplungsscheibe 3 und dem Außenring 2 eine Verkeilung der Kupplungsscheibe 3 zwischen dem Außenring 2 und dem Innenring 1 . Durch diese Verkeilung wird im betätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung das Reibmoment zur Übertragung des Drehmoments zwischen dem In- nenring 1 und dem Außenring 2 verstärkt.
In Figur 3 ist die Kupplungsvorrichtung gemäß einer weiteren Schnittdarstellung im betätigten Zustand dargestellt. Insbesondere geht aus Figur 3 hervor, dass die vom Käfig 4 gehaltenen Segmente 5 in einer umlaufenden Nut 8 am Innenring 1 angeord- net sind. Im betätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung kommen die Segmente 5 in der umlaufenden Nut 8 zur Anlage. Ein Pfeil 12 visualisiert eine auf den ersten Kolben 13a wirkende Axialkraft, die die Keilelemente 14a axial zwischen jeweils zwei Segmenten 5 verschoben hat und dadurch das jeweilige Segment 5 tangential, und damit einhergehend radial verschoben hat. Der zweite Kolben 13b wurde nicht betätigt. Die beiden Kolben 13a, 13b sind axial beweglich an einem Ringelement 15 geführt. Dazu weisen die beiden Kolben 13a, 13b axiale Nuten 16 zur Führung am Ringelement 15 auf, wobei die axialen Nuten 16 gleichmäßig am Umfang des jeweiligen Kolbens 13a, 13b angeordnet sind. Aufgrund der radialen Verschiebung der jeweiligen Segmente 5, kommen die verschobenen Segmente 5 radial in der Nut 8 am Innenring 1 zur Anlage. Die Segmente 5 sind radial nach innen im Wesentlichen keilförmig, insbesondere trapezförmig im Querschnitt ausgebildet. Ferner ist die Nut 8 im Wesentlichen komplementär zu den Segmenten 5 ausgebildet, um ein Verkippen des jeweiligen Segments 5 zu verhindern.
Bezuqszeichenliste
1 Innenring
2 Außenring
3 Kupplungsscheibe
4 Käfig
5 Segmente
6 Rampe
7 Rampe
8 Nut
g Federelement
10 Gehäuse
1 1 Spalt
12 Pfeil
13a, 13b Kolben
14a Keilelement
14b Keilelement
15 Ringelement
16 Nut

Claims

Patentansprüche
1 . Kupplungsvorrichtung, umfassend einen Innenring (1 ) und einen Außenring (2) sowie mindestens eine radial zwischen dem Innenring (1 ) und dem Außenring (2) an- geordnete Kupplungsscheibe (3), die aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordneter sowie durch einen Käfig (4) elastisch miteinander verbundener Segmente (5) ausgebildet ist, wobei die Segmente (5) in einem unbetä- tigten Zustand der Kupplungsvorrichtung lediglich an dem Außenring (2) zur Anlage kommen, und wobei die Segmente (5) in einem betätigten Zustand der Kupplungsvor- richtung auch an dem Innenring (1 ) zur Anlage kommen, um ein Reibmoment zur
Übertragung eines Drehmoments zwischen dem Innenring (1 ) und dem Außenring (2) zu generieren, wobei der Außenring (2) an einer Innenumfangsfläche eine Vielzahl von Rampen (6) aufweist, die mit korrespondierend dazu ausgebildeten Rampen (7) an einer jeweiligen Außenumfangsfläche des jeweiligen Segments (5) zusammenwir- ken, und wobei die Segmente (5) über einen ersten und einen zweiten axial betätigbaren Kolben (13a, 13b) radial verschiebbar sind, wobei der erste Kolben (13a) dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Segmente (5) zur Betätigung der Kupplungsvorrichtung in eine erste Umfangsrichtung zu verschieben, und wobei der zweite Kolben (13b) dazu vorgesehen ist, zumindest einen anderen Teil der Segmente (5) zur Betätigung der Kupplungsvorrichtung in eine zweite Umfangsrichtung, die entgegengesetzt zur ersten Umfangsrichtung ist, zu verschieben.
2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kolben (13a, 13b) axial beweglich an ei- nem Ringelement (15) geführt sind.
3. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kolben (13a, 13b) axiale Nuten (16) zur Führung am Ringelement (15) aufweisen.
4. Kupplungsvorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Kolben (13a, 13b) mehrere axial ausgebildeter Keilelemente (14a, 14b) aufweist, die tangential zwischen jeweils zwei Segmenten (5) angeordnet sind, wobei das jeweilige Keilelement (14a, 14b) dazu vorgesehen ist, auf das jeweilige Segment (5) tangential einzuwirken.
5. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Keilelemente (14a, 14b) nach zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Segmenten (5) tangential zwischen zwei Segmenten (5) angeordnet sind.
6. Kupplungsvorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zwei jeweilige Rampen (6) am Außenring (2) zusammen im Wesentlichen eine Teilkreiskontur ausbilden.
7. Kupplungsvorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (5) radial nach innen im Wesentlichen keilförmig ausgebildet sind.
8. Kupplungsvorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (5) in einer umlaufenden Nut (8) am Innenring (1 ) angeordnet sind, wobei die Segmente (5) im betätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung in der umlaufenden Nut (8) reibschlüssig zur Anlage kommen.
9. Kupplungsvorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Segment (5) über jeweils zwei Federelemente (9a, 9b) radial am Käfig (4) gelagert ist, wobei die beiden jeweiligen Federelemente (9a, 9b) im unbetätigten Zustand der Kupplungsvorrichtung das jeweilige Segment (5) radial gegen den Außenring (2) drücken.
10. Kupplungsvorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) drehfest mit einem Gehäuse (10) verbunden ist.
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