WO2025149137A1 - Kupplungsanordnung zur drehmomentübertragung zwischen zwei wellen - Google Patents

Kupplungsanordnung zur drehmomentübertragung zwischen zwei wellen

Info

Publication number
WO2025149137A1
WO2025149137A1 PCT/DE2025/100036 DE2025100036W WO2025149137A1 WO 2025149137 A1 WO2025149137 A1 WO 2025149137A1 DE 2025100036 W DE2025100036 W DE 2025100036W WO 2025149137 A1 WO2025149137 A1 WO 2025149137A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
clamping
shaft
torque transmission
arrangement according
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/DE2025/100036
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Reimchen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102024111826.1A external-priority patent/DE102024111826A1/de
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to CN202580007657.7A priority Critical patent/CN122422665A/zh
Publication of WO2025149137A1 publication Critical patent/WO2025149137A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D41/064—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls
    • F16D41/066—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical
    • 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
    • F16D43/00—Automatic clutches
    • F16D43/02—Automatic clutches actuated entirely mechanically
    • F16D43/20—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure
    • F16D43/202—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure of the ratchet type
    • F16D43/204—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure of the ratchet type with intermediate balls or rollers
    • F16D43/208—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure of the ratchet type with intermediate balls or rollers moving radially between engagement and disengagement
    • 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
    • F16D45/00—Freewheels or freewheel clutches combined with automatic clutches

Definitions

  • the invention relates to a coupling arrangement for transmitting torque between two shafts.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a clutch arrangement of the aforementioned type which is structurally simple, cost-effective and space-saving and avoids overloading during torque transmission.
  • each overrunning clutch can preferably be switched to slipping mode upon reaching the maximum transmittable torque in the respective torque transmission direction. This allows the torque transmission to be reliably limited in a particularly simple manner on the proposed clutch arrangement.
  • the overrunning clutches are arranged coaxially one behind the other and each coaxially to the shafts between the inner diameter of a first shaft, which is designed at least in sections as a hollow shaft, and the outer diameter of a second shaft.
  • a further simplified design of the invention particularly in terms of construction, which saves further installation space and is lightweight, provides that the overrunning clutches are each connected to the inner diameter of a hollow shaft section of the first shaft in a rotationally fixed manner by the outer diameter of an outer ring and are movably arranged in a clamping gap formed coaxially between the respective outer ring and the outer diameter of the second shaft.
  • the overrunning clutches can each be connected to the outer diameter of the second shaft in a rotationally fixed manner by the inner diameter of an inner ring and can be movably arranged in a clamping gap formed coaxially between the respective inner ring and the inner diameter of the hollow shaft section of the first shaft.
  • the clamping bodies are movably guided on clamping ramps formed in the respective clamping gap and, in the event of overload, are moved from a working area for force transmission in the torque transmission direction into an overload area on the Clamping ramps are movable.
  • the overload range is designed such that the clamping bodies slide on the respective clamping ramp and the force transmission is limited to a maximum transmittable torque.
  • the overrunning clutches are preferably of identical design. Alternatively, they can also be designed differently, for example, with regard to the design of the clamping ramps, in order to be able to set different limits on the transmittable torque, particularly in different directions of rotation.
  • clamping rollers are provided as clamping bodies. Consequently, a linear contact can be achieved at the clamping contact between the clamping ramps and the clamping bodies, and between these and the second shaft, thereby reducing the load on the clamping contact during operation.
  • the use of balls as clamping bodies is also conceivable.
  • the clamping ramps on the outer diameter of a respective inner ring of the overrunning clutches can preferably be formed in sheet metal.
  • the outer rings of the overrunning clutches are designed with a radially inwardly projecting rib at each axial end to provide axial guidance for the clamping elements.
  • the respective rib can be easily manufactured from sheet metal by deep drawing or collar drawing.
  • the second shaft is offset radially inward at the end with a shaft stub and engages radially inwardly in a second hollow shaft section offset radially inward on the first shaft.
  • the rolling bearing is preferably designed as a needle bearing, which has a low radial height and a high load capacity. Needle rollers are preferably guided in a rolling manner on the inner diameter of the bearing outer ring and on the outer diameter of the shaft stub.
  • Figure 1 shows a coupling arrangement according to the invention for torque transmission between two shafts in a cross section
  • the clamping bodies 4 run up or onto the second kink 16 at the overload area 14 as shown in Figures 3 and 5.
  • the clamping conditions at the clamping contact of the clamping bodies 10 change with the clamping ramps 11.
  • the approach or clamping angle a at the clamping contact increases in such a way that tan a > p, where p is the static friction coefficient of the friction partners at the clamping contact.
  • p is the static friction coefficient of the friction partners at the clamping contact.
  • the frictional clamping at the clamping contact is released, so that the clamping bodies 10 slip on the clamping ramps. Consequently, the torque build-up at the respective one-way clutch 1, 2 is stopped and the torque transmission is limited to the maximum transmittable torque Mmax.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • One-Way And Automatic Clutches, And Combinations Of Different Clutches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung zur Drehmomentübertragung zwischen zwei Wellen (3,4), dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehmomentübertragung zwei Freilaufkupplungen (1,2) mit zueinander gegenläufiger Drehmomentübertragungsrichtung (A, B) jeweils im Kraftfluss zwischen den Wellen (3, 4) angeordnet sind und die Drehmomentübertragung in der jeweiligen Drehmomentübertragungsrichtung (A, B) auf ein vorbestimmtes maximal übertragbares Drehmoment (Mmax) begrenzt ist.

Description

Kupplungsanordnung zur Drehmomentübertragung zwischen zwei Wellen
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung zur Drehmomentübertragung zwischen zwei Wellen.
Aus der EP 1 106 854 B1 ist eine Überlastkupplung zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle bekannt, wobei bezogen auf die Antriebsseite ein Antriebszahnrad vorgesehen ist und ein über integrierte Federelemente verfügendes Überlastsicherungsteil dem Antriebszahnrad axial nachgeordnet ist und mit einem mit der Abtriebswelle fest verbundenen Verzahnungselement zusammenwirkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsanordnung der vorgenannten Art vorzuschlagen, welche konstruktiv einfach und kostengünstig sowie bauraumsparend aufgebaut ist und eine Überlastung bei der Drehmomentübertragung vermeidet.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte und beanspruchte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Somit wird eine Kupplungsanordnung zur Drehmomentübertragung zwischen zwei Wellen vorgeschlagen, wobei zur Drehmomentübertragung zwei Freilaufkupplungen mit gegenläufiger Drehmomentübertragungsrichtung jeweils im Kraftfluss zwischen den Wellen angeordnet sind und in der jeweiligen Drehmomentübertragungsrichtung die Drehmomentübertragung auf ein vorbestimmtes maximal übertragbares Drehmoment begrenzt ist.
Die Anordnung mit zwei gegenläufig angeordneten Freilaufkupplungen erlaubt eine konstruktiv einfache und zugleich bauraumsparende Ausgestaltung zur Drehmomentübertragung zwischen den Wellen in beiden Drehrichtungen derselben. Dabei ist in beiden Drehrichtungen jeweils eine Überlastung durch eine Begrenzung des maximal übertragbaren Drehmoments durch die jeweilige Freilaufkupplung sicher vermeidbar. Zudem sind die Freilaufkupplungen aus Bauteilen der Massenfertigung kostengünstig einfach herstellbar. Durch die vorgeschlagene Kupplungsanordnung können beispielsweise in Getriebeanwendungen kurzzeitig auftretende Drehmomentspitzen, wie sie beispielsweise in Fahrzeugen bei der Bewegung über Unebenheiten am Untergrund auftreten, sicher abgefangen und Schäden an den Freilaufkupplungen und im Getriebe vermieden werden. Zugleich wird ein störungsfreier Weiterbetrieb ermöglicht.
Zur Begrenzung des maximal übertragbaren Drehmoments ist vorzugsweise jede Freilaufkupplung bei Erreichen des maximal übertragbaren Drehmoments in der jeweiligen Drehmomentübertragungsrichtung in einen Rutschbetrieb überführbar. Dadurch ist auf besonders einfache Weise an der vorgeschlagenen Kupplungsanordnung die Drehmomentübertragung betriebssicher begrenzbar.
In einer bevorzugten besonders bauraumsparenden Anordnung sind die Freilaufkupplungen koaxial hintereinander und jeweils koaxial zu den Wellen zwischen dem Innendurchmesser einer zumindest abschnittsweise als Hohlwelle ausgeführten ersten Welle und dem Außendurchmesser einer zweiten Welle angeordnet.
Eine insbesondere im Aufbau weiter vereinfachte und weiteren Bauraum sparendende sowie leichtbauenden Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Freilaufkupplungen jeweils mit dem Außendurchmesser eines Außenrings drehfest mit dem Innendurchmesser eines Hohlwellenabschnitts der ersten Welle verbunden und in einem zwischen dem jeweiligen Außenring und dem Außendurchmesser der zweiten Welle koaxial gebildeten Klemmspalt Klemmkörper beweglich angeordnet sind.
Alternativ können die Freilaufkupplungen in weiterhin besonders vorteilhafter Weise jeweils mit dem Innendurchmesser eines Innenrings drehfest mit dem Außendurchmesser der zweiten Welle verbunden und in einem zwischen dem jeweiligen Innenring und dem Innendurchmesser des Hohlwellenabschnitts der ersten Welle koaxial gebildeten Klemmspalt Klemmkörper beweglich angeordnet sein.
Bevorzugt sind dabei die Klemmkörper an im jeweiligen Klemmspalt gebildeten Klemmrampen beweglich geführt und bei Überlast jeweils aus einem Arbeitsbereich zur Kraftübertragung in Drehmomentübertragungsrichtung in einen Überlastbereich an den Klemmrampen bewegbar. Dabei ist der Überlastbereich derart ausgeführt, dass die Klemmkörper jeweils auf der jeweiligen Klemmrampe rutschen und die Kraftübertragung auf ein maximal übertragbares Drehmoment begrenzt ist.
Die Freilaufkupplungen sind vorzugsweise baugleich ausgeführt. Alternativ können sie auch unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise hinsichtlich der Ausführung der Klemmrampen, um insbesondere in den unterschiedlichen Drehrichtungen eine unterschiedliche Begrenzung des übertragbaren Drehmoments einstellen zu können.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind als Klemmkörper jeweils Klemmrollen vorgesehen. Demzufolge ist am Klemmkontakt zwischen den Klemmrampen und den Klemmkörpern und zwischen diesen und der zweiten Welle ein Linienkontakt erreichbar, wodurch die Belastung am Klemmkontakt im Betrieb reduzierbar ist. Alternativ ist auch der Einsatz von Kugeln als Klemmkörper denkbar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Außenringe der Freilaufkupplungen jeweils als Hülse aus Blech ausgeführt. Dadurch können diese besonders leichtbauend und zugleich besonders einfach und kostengünstig in blechverarbeitenden Verfahren, insbesondere durch Stanzen und Tiefziehen spanlos hergestellt werden. Vorzugsweise sind dabei die Klemmrampen am Innendurchmesser des jeweiligen Außenrings durch Tiefziehen spanlos hergestellt. Dadurch sind die Außenringe jeweils in einem Arbeitsschritt mit den Klemmrampen spanlos herstellbar.
In einer alternativen Ausgestaltung können die Klemmrampen am Außendurchmesser eines jeweiligen Innenrings der Freilaufkupplungen vorzugsweise in Blech ausgebildet sein.
Es ist auch von Vorteil, wenn die Außenringe der Freilaufkupplungen jeweils an den axialen Enden mit einem nach radial innen vorstehenden Bord zur axialen Führung der Klemmkörper ausgeführt sind. Der jeweilige Bord ist in der Ausführung in Blech einfach durch Tief- oder Kragenziehen herstellbar. Im Rahmen einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Welle am Ende mit einem Wellenstumpf nach radial innen abgesetzt ist und in einen an der ersten Welle nach radial innen abgesetzten zweiten Hohlwellenabschnitt radial gelagert eingreift. Auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise ist so eine radial gelagerte Abstützung der Wellen in einer sehr kompakten bauraumsparenden Anordnung erreichbar. Dadurch sind die Freilaufkupplungen radiallastfrei anordenbar, wodurch Schäden durch Stöße im Betrieb sicher vermeidbar sind.
Bevorzugt ist als radiale Lagerung zwischen dem Wellenstumpf und dem zweiten Hohlwellenabschnitt eine Wälzlagerung vorgesehen. Denkbar ist aber auch eine Gleitlagerung, insbesondere durch eine feingeschliffene Übergangs- oder Spielpassung zwischen dem Wellenstumpf und dem zweiten Hohlwellenabschnitt.
Vorzugsweise ist dabei die Wälzlagerung mit einem Lageraußenring mit dem Außendurchmesser drehfest mit dem Innendurchmesser des zweiten Hohlwellenabschnitts verbunden.
Bevorzugt ist die Wälzlagerung als Nadellager ausgeführt, das nur eine geringe radiale Bauhöhe und eine hohe Tragkraft aufweist. Vorzugsweise sind dabei Nadelrollen einerseits am Innendurchmesser des Lageraußenrings und andererseits am Außendurchmesser des Wellenstumpfes abwälzend geführt.
Weitere beanspruchte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, anhand derer die vorliegende Erfindung weiter erläutert wird. Es zeigen:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung zur Drehmomentübertragung zwischen zwei Wellen in einem Querschnitt,
Figur 2 eine entlang der Schnittlinie A - A teilgeschnittene Seitenansicht einer ersten Freilaufkupplung der Kupplungsanordnung,
Figur 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 2, Figur 4 eine entlang der Schnittlinie B - B teilgeschnittene Seitenansicht einer zweiten Freilaufkupplung der Kupplungsanordnung,
Figur 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 4,
In den Figuren sind verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung zur Drehmomentübertragung zwischen zwei Wellen beispielhaft dargestellt.
Die in Figur 1 dargestellte Kupplungsanordnung weist zwei separate vorzugsweise baugleich ausgeführte Freilaufkupplungen 1 , 2 auf, die koaxial hintereinander jeweils im Kraftfluss zwischen zwei parallelen Wellen 3, 4 angeordnet sind. Die Freilaufkupplungen 1 , 2 sind mit zueinander gegenläufiger
Drehmomentübertragungsrichtung A, B, wie in Figuren 3 und 5 gezeigt angeordnet und können jeweils nur in einer der jeweiligen Drehrichtungen A, B ein Drehmoment übertragen, in der jeweils anderen Drehrichtung A, B laufen sie leer. Durch die gegenläufige Anordnung der Freilaufkupplungen 1 , 2 ist sichergestellt, dass in beiden Drehrichtungen A, B der Wellen 3, 4 ein Drehmoment übertragbar und jeweils nur eine Freilaufkupplung 1 , 2 in Eingriff ist, während die andere lastfrei ist.
Die Wellen 3, 4 sind koaxial hintereinander angeordnet. Dabei umfasst eine erste Welle 3 mit einem am Ende derselben aufgeweiteten ersten Hohlwellenabschnitt 8 das freie Ende der zweiten Welle 4. Die erste Welle 3 bildet beispielsweise eine Eingangswelle und die zweite Welle 4 eine Ausgangswelle.
Die Freilaufkupplungen 1 , 2 sind jeweils radial zwischen dem Innendurchmesser des ersten Hohlwellenabschnitts 8 der ersten Welle 3 und dem Außendurchmesser der zweiten Welle 4 angeordnet. Eine erste Freilaufkupplung 1 ist mit dem Außendurchmesser eines Außenrings 6, 7 drehfest mit dem Innendurchmesser des ersten Hohlwellenabschnitts 8 verbunden. In diesem sind die Freilaufkupplungen 1 , 2 unmittelbar hintereinander mit dem jeweiligen Außenring 6, 7 vorzugsweise eingepresst. Sie sind dabei koaxial zur zweiten Welle 4 letztere jeweils am Außendurchmesser umfassend angeordnet. Die Drehachse 5 der Wellen 3, 4 bildet zugleich die jeweilige Mittelachse der Freilaufkupplungen 1 , 2.
In einem zwischen dem Innendurchmesser des jeweiligen Außenrings 6, 7 und dem Außendurchmesser der zweiten Welle 4 koaxial gebildeten radialen Klemmspalt 9 sind als Klemmrollen ausgeführte Klemmkörper 10 angeordnet (Figuren 2 bis 5). Diese sind jeweils an im jeweiligen Klemmspalt 9 gebildeten Klemmrampen 11 und am Außendurchmesser der zweiten Welle 4 abwälzend geführt. Somit ist an jeder Klemmrampe 11 ein Klemmkörper 10 geführt. Dabei sind die Klemmrampen 11 jeweils am Innendurchmesser des Außenrings 6, 7 ausgebildet.
Die Freilaufkupplungen 1 , 2 weisen an den Klemmrampen 11 jeweils einen Arbeits- bzw. Klemmbereich 13 zur Kraft- und Drehmomentübertragung in der jeweiligen Drehrichtung A, B und einen Überlastbereich 14 auf. Der Arbeits- bzw. Klemmbereich 13 ist in der jeweiligen Drehmomentübertragungsrichtung A, B ist jeweils durch einen bogenförmigen Abschnitt 15 und der Überlastbereich 14 entgegen der jeweiligen Drehmomentübertragungsrichtung A, B durch einen Knick 16 begrenzt. Entgegen der jeweiligen Drehmomentübertragungsrichtung A, B verlaufen die Klemmrampen 11 zum Überlastbereich 14 hin leicht ansteigend, so dass sich dabei der zur zweiten Welle 4 gebildete radiale Klemmspalt 9 verjüngt. Hierbei ist der Verlauf der Klemmrampen 11 am Knick 16 im Anlage- bzw. Anlaufpunkt der Klemmkörper 10 im jeweiligen Übelastbereich 14 durch eine Tangente an den Außendurchmesser der Klemmkörper 10 gebildet.
Zu jedem Klemmkörper 4 ist ein Federelement 17 im Klemmspalt angeordnet, das als Druckfeder jeden Klemmkörper 10 entgegen der jeweiligen Drehmomentübertragungsrichtung A, B der Freilaufkupplungen 1 , 2 vorspannt.
Befindet sich die jeweilige Freilaufkupplung 1 , 2 im Stillstand oder im Leerlaufbetrieb, d.h. es ist kein Drehmoment in der jeweiligen Drehmomentübertragungsrichtung A, B aufgebracht, sind die jeweiligen Klemmkörper 10 in einer Ausgangsstellung im Arbeits- bzw. Klemmbereich 13 der Klemmrampen 11 im Bereich des Abschnitts 15 eingewälzt. Dabei sind die Klemmkörper 10 im Klemmspalt 9 verklemmt, so dass am Klemmkontakt der Klemmkörper 10 mit den Klemmrampen 11 unter Haftreibungsbedingungen reibschlüssig eine Kraft vom Außenring 6, 7 der jeweiligen Freilaufkupplung 1 , 2 über die am Außendurchmesser der zweiten Welle 4 abwälzenden Klemmkörper 4 auf die zweite Welle 4 oder umgekehrt von dieser auf den Außenring 6, 7 übertragbar ist.
Wird ein Drehmoment in der jeweiligen Drehmomentübertragungsrichtung A, B aufgebracht entsteht am Klemmkontakt der Klemmkörper 10 mit den Klemmrampen 11 eine Normalkraft zur Aufweitung des Außenrings 6, 7. Dabei kann die erste Welle 3 am ersten Hohlwellenabschnitt 8 entsprechend einfedern. Dadurch kommt es zu einer Aufweitung des Klemmspalts 9 und die Klemmkörper 10 bewegen sich entlang der Klemmrampen 11 in Richtung des Überlastbereichs 14.
Ist die Überlast an der jeweiligen Freilaufkupplung 1 , 2 mit einem vorbestimmten maximal übertragbaren Drehmoment Mmax erreicht, laufen die Klemmkörper 4 an dem zweiten Knick 16 am Überlastbereich 14 an bzw. auf wie in Figuren 3 und 5 dargestellt. Dabei verändern sich die Klemmbedingungen am Klemmkontakt der Klemmkörper 10 mit den Klemmrampen 11. Der Anstell- oder Klemmwinkel a am Klemmkontakt vergrößert sich derart, dass tan a > p ist, wobei p die Haftreibungszahl der Reibpartner am Klemmkontakt bezeichnet. Unter dieser Klemmbedingung ist die reibschlüssige Klemmung am Klemmkontakt aufgehoben, so dass die Klemmkörper 10 an den Klemmrampen durchrutschen. Demzufolge wird der Drehmomentaufbau an der jeweiligen Freilaufkupplung 1 , 2 gestoppt und die Drehmomentübertragung auf das maximal übertragbare Drehmoment Mmax begrenzt.
Der Anstell- oder Klemmwinkel a am Klemmkontakt ist gebildet zwischen einer zu übertragenden Kraft F und der Normalen N am Klemmkontakt wie beispielhaft in Figur 3 dargestellt.
Durch die Drehmomentbegrenzung kann eine Spitzenlast automatisch abgefangen werden und ein Weiterbetrieb unterhalb der Überlast ermöglicht ohne den Weiterbetrieb, insbesondere durch einen Abfall der Drehmomentübertragung auf null, zu stören. Die Begrenzung der Belastung ermöglicht insbesondere eine kleinere Auslegung der Freilaufkupplungen 1 , 2. Wird im Betrieb die Belastung der jeweiligen Freilaufkupplung 1 , 2 wieder abgesenkt, bewegen sich die jeweiligen Klemmkörper 10 an den jeweiligen Klemmrampen 11 wieder zurück in den Arbeits- bzw. Klemmbereich 13 und die Drehmomentübertragung wird wieder aufgenommen. Im Arbeits- bzw. Klemmbereich 13 verringert sich der Klemmwinkel a am Klemmkontakt wieder, so dass tan a < p ist und Haftreibungsbedingter Reibschluss am Klemmkontakt erreicht wird. Dadurch ist am Klemmkontakt wieder eine Kraft übertragbar.
Im Betrieb wird durch Aufbringen eines Drehmoments an der ersten Welle 3 eine der Freilaufkupplungen 1 , 2 in der jeweiligen Drehmomentübertragungsrichtung A, B das Drehmoment aufnehmen. Über den jeweiligen Außenring 6, 7 und über die Klemmkörper 10 wird das Drehmoment auf die zweite Welle 3 übertragen. Die andere Freilaufkupplung 1 , 2 befindet sich dabei im Leerlauf und ist lastfrei. In geänderter Drehmomentübertragungsrichtung A, B erfolgt über Letztere die Drehmomentübertragung, während die zuerst genannte Freilaufkupplung 1 , 2 sich im Leerlauf befindet und lastfrei ist.
Auf diese Weise wird in beiden Drehrichtungen A, B durch die gegenläufig angeordneten Freilaufkupplungen 1 , 2 eine Drehmomentübertragung ermöglicht und zugleich eine entsprechende vorangehend beschriebene Drehmomentbegrenzung erreicht. Die Drehmomentübertragung ist entsprechend auch in umgekehrter Richtung von der zweiten Welle 4 über die Freilaufkupplungen 1 , 2 auf die erste Welle 3 möglich.
Nach Figur 1 sind die Außenringe 6, 7 der Freilaufkupplungen 1 , 2 jeweils an den axialen Enden mit einem nach radial innen vorstehenden ringförmig umlaufenden Bord 18, 19 ausgebildet, an dem die Klemmkörper 4 axial geführt sind.
Bevorzugt sind dabei die Außenringe 6, 7 jeweils als Hülse ausgeführt, die vorzugsweise aus Blech durch Stanzen und Tiefziehen spanlos hergestellt ist. Die Klemmrampen 11 sind dabei vorzugsweise am Innendurchmesser des jeweiligen Außenrings durch Tiefziehen spanlos hergestellt. Die Borde 18, 19 können einfach als Kragen durch Tief- oder Kragenziehen hergestellt werden. Die zweite Welle 4 ist am kupplungsseitigen Ende mit einem Wellenstumpf 20 nach radial innen abgesetzt ist und greift mit diesem in einen an der ersten Welle 3 nach radial innen abgesetzten zweiten Hohlwellenabschnitt 21 radial gelagert ein. Als radiale Lagerung ist eine Wälzlagerung 22 mit einem Lageraußenring 23 vorgesehen, der mit dem Außendurchmesser drehfest mit dem Innendurchmesser des zweiten Hohlwellenabschnitts 21 verbunden ist. Die Wälzlagerung 22 ist bevorzugt als Nadellager mit Nadelrollen 24 ausgeführt, die einerseits am Innendurchmesser des Lageraußenrings 23 andererseits am Außendurchmesser des Wellenstumpfes 20 abwälzend geführt sind. Durch die Wälzlagerung 22 werden Radiallasten zwischen den Wellen abgestützt, so dass die Freilaufkupplungen 1 , 2 weitgehend radiallastfrei angeordnet sind.
Bezuqszeichenliste
1 Freilaufkupplung 2 Freilaufkupplung
3 Welle
4 Welle 5 Drehachse, Mittelachse
6 Außenring 7 Außenring
8 erster Hohlwellenabschnitt 9 Klemmspalt
10 Klemmkörper, Klemmrolle 11 Klemm rampe
13 Arbeitsbereich zur Kraftübertragung, Klemm bereich 14 Überlastbereich 15 Abschnitt 16 Knick 17 Federelement, Druckfeder 18 Bord, Kragen
19 Bord, Kragen 20 Wellenstumpf 21 zweiten Hohlwellenabschnitt
22 Wälzlagerung, Nadellager 23 Lageraußenring 24 Nadelrollen A Drehmomentübertragungsrichtung, Drehrichtung B Drehmomentübertragungsrichtung, Drehrichtung a Klemmwinkel
F Kraft N Normale

Claims

Patentansprüche
1 . Kupplungsanordnung zur Drehmomentübertragung zwischen zwei Wellen (3, 4), dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehmomentübertragung zwei Freilaufkupplungen (1 , 2) mit zueinander gegenläufiger
Drehmomentübertragungsrichtung (A, B) jeweils im Kraftfluss zwischen den Wellen (3, 4) angeordnet sind und die Drehmomentübertragung in der jeweiligen Drehmomentübertragungsrichtung (A, B) auf ein vorbestimmtes maximal übertragbares Drehmoment (Mmax) begrenzt ist.
2. Kupplungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung des maximal übertragbaren Drehmoments (Mmax) jede Freilaufkupplung (1 , 2) bei Erreichen des maximal übertragbaren Drehmoments (Mmax) in der jeweiligen Drehmomentübertragungsrichtung (A, B) in einen Rutschbetrieb überführbar ist.
3. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplungen (1 , 2) koaxial hintereinander und jeweils koaxial zu den Wellen (3, 4) zwischen dem Innendurchmesser einer zumindest abschnittsweise als Hohlwelle ausgeführten ersten Welle (3) und dem Außendurchmesser einer zweiten Welle (4) angeordnet sind.
4. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplungen (1 , 2) jeweils mit dem Außendurchmesser eines Außenrings (6, 7) drehfest mit dem Innendurchmesser eines Hohlwellenabschnitts (8) der ersten Welle () verbunden und in einem zwischen dem jeweiligen Außenring (6, 7) und dem Außendurchmesser der zweiten Welle (4) koaxial gebildeten Klemmspalt (9) Klemmkörper (10) beweglich angeordnet sind.
5. Kupplungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (10) an im jeweiligen Klemmspalt (9) gebildeten Klemmrampen (11 ) beweglich geführt und bei Überlast jeweils aus einem Arbeitsbereich (13) zur Kraftübertragung in einen Überlastbereich (14) an den Klemmrampen (11 ) bewegbar sind, wobei der Überlastbereich (14) derart ausgeführt ist, dass die Klemmkörper (10) jeweils auf der jeweiligen Klemmrampe (11 ) rutschen und die Kraftübertragung auf ein maximal übertragbares Drehmoment (Mmax) begrenzt ist.
6. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Klemmkörper (10) jeweils Klemmrollen vorgesehen sind.
7. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenringe (6, 7) der Freilaufkupplungen (1 , 2) jeweils als Hülse aus Blech ausgeführt sind.
8. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenringe (6, 7) der Freilaufkupplungen (1 , 2) jeweils an den axialen Enden mit einem nach radial innen vorstehenden Bord (18, 19) zur axialen Führung der Klemmkörper (10) ausgeführt sind.
9. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der zweiten Welle (4) ein Wellenstumpf (20) nach radial innen abgesetzt ist und in einen an der ersten Welle (3) nach radial innen abgesetzten zweiten Hohlwellenabschnitt (21 ) radial gelagert eingreift.
10. Kupplungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur radialen Lagerung ein Nadellager (22) mit einem Lageraußenring (23) vorgesehen ist, der mit dem Außendurchmesser drehfest mit dem Innendurchmesser des zweiten Hohlwellenabschnitts (21 ) verbunden ist, und Nadelrollen (24) einerseits am Innendurchmesser des Lageraußenrings (23) und andererseits am Außendurchmesser des Wellenstumpfes (20) abwälzend geführt sind.
PCT/DE2025/100036 2024-01-12 2025-01-10 Kupplungsanordnung zur drehmomentübertragung zwischen zwei wellen Pending WO2025149137A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202580007657.7A CN122422665A (zh) 2024-01-12 2025-01-10 用于在两根轴之间传递扭矩的离合器布置

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024100876.8 2024-01-12
DE102024100876 2024-01-12
DE102024111826.1A DE102024111826A1 (de) 2024-01-12 2024-04-26 Dämpferrad für einen Antriebsstrang sowie Antriebsstrang mit elektrischer Antriebsmaschine und Dämpferrad
DE102024111826.1 2024-04-26
DE102024111823.7 2024-04-26
DE102024111823.7A DE102024111823A1 (de) 2024-01-12 2024-04-26 Kupplungsanordnung zur Drehmomentübertragung zwischen zwei Wellen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025149137A1 true WO2025149137A1 (de) 2025-07-17

Family

ID=94393690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2025/100036 Pending WO2025149137A1 (de) 2024-01-12 2025-01-10 Kupplungsanordnung zur drehmomentübertragung zwischen zwei wellen

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN122422665A (de)
WO (1) WO2025149137A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10253495A1 (de) * 2001-12-14 2003-09-11 Ina Schaeffler Kg Generatorfreilauf für einen riemengetriebenen Startergenerator
EP1106854B1 (de) 1999-12-02 2007-04-18 Vorwerk & Co. Interholding GmbH Überlastkupplung
CN108180276A (zh) * 2018-02-09 2018-06-19 江苏南方轴承股份有限公司 高负荷汽车发电机单向皮带轮
DE102019218785A1 (de) * 2019-12-03 2021-06-10 Brose Antriebstechnik GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Berlin Klemmkörperfreilaufeinheit und Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad mit Klemmkörperfreilaufeinheit
US20230313849A1 (en) * 2022-03-31 2023-10-05 GM Global Technology Operations LLC Disengageable one-way directional sprag clutch

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1106854B1 (de) 1999-12-02 2007-04-18 Vorwerk & Co. Interholding GmbH Überlastkupplung
DE10253495A1 (de) * 2001-12-14 2003-09-11 Ina Schaeffler Kg Generatorfreilauf für einen riemengetriebenen Startergenerator
CN108180276A (zh) * 2018-02-09 2018-06-19 江苏南方轴承股份有限公司 高负荷汽车发电机单向皮带轮
DE102019218785A1 (de) * 2019-12-03 2021-06-10 Brose Antriebstechnik GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Berlin Klemmkörperfreilaufeinheit und Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad mit Klemmkörperfreilaufeinheit
US20230313849A1 (en) * 2022-03-31 2023-10-05 GM Global Technology Operations LLC Disengageable one-way directional sprag clutch

Also Published As

Publication number Publication date
CN122422665A (zh) 2026-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4225225C2 (de) Drehmomentbegrenzer
DE112016003460T5 (de) Drehmomentschwankungsverhinderungsvorrichtung, Drehmomentwandler und Kraftübertragungsvorrichtung
WO2018091026A1 (de) Kupplungsvorrichtung
DE2219238A1 (de) Vorrichtung zur erzeugung veraenderlicher anpresskraefte in regelgetrieben
DE60201866T2 (de) Einwegkupplungseinheit
WO2011064062A1 (de) WÄLZLAGER MIT AM LAGERAUßENRING ANGEBRACHTEN HÖCKERARTIGEN VORSPRÜNGEN
WO2018215027A1 (de) Riemenscheibenentkoppler
EP3227578B1 (de) Gelenkwelle, insbesondere kreuzgelenkwelle
EP2002147A1 (de) Drehmomentfühlvorrichtung für ein kegelscheibenumschlingungsgetriebe
EP1380763B1 (de) Welle-Nabeverbindung
EP2045480B1 (de) Drehmomentbegrenzungskupplung
DE19952124B4 (de) Kupplungsausrückhebel mit Rollen
EP0208979A1 (de) Überlastsicherung
DE19754146C2 (de) Stufenlos verstellbares Torusgetriebe
EP1253349B1 (de) Zahnradgetriebe mit integrierter Überlastkupplung
DE102007004703B4 (de) Sicherheitskupplung
DE102024111823A1 (de) Kupplungsanordnung zur Drehmomentübertragung zwischen zwei Wellen
WO2018091027A1 (de) Freilaufvorrichtung
DE19840259C2 (de) Druckanordnung für eine Kupplung
DE102011086185A1 (de) Freilaufeinrichtung für einen Riemenscheibenentkoppler
WO2017101936A1 (de) Stufenlosgetriebe
WO2017125259A1 (de) Getriebewelle, bauteilpaarung und verfahren zum betrieb einer getriebewelle
EP0009544B1 (de) Überlastkupplung
WO2007095885A1 (de) Gleichlaufgelenk
EP4352374B1 (de) Anordnung mit einer welle, einem auf die welle aufgesteckten innenring eines lagers und einer mit der welle verbundenen nabe

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 25702072

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1