DE102007015104A1

DE102007015104A1 - Kopplungseinrichtung und Kupplungsanordnung mit einer solchen Kopplungseinrichtung

Info

Publication number: DE102007015104A1
Application number: DE102007015104A
Authority: DE
Inventors: Hans Jürgen Hauck; Volker Heinz; Till Martin Lutz Ebner; Kurt Neugebauer
Original assignee: BorgWarner Inc; Borg Warner Automotive Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2008-10-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kopplungseinrichtung (4) zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle (6) und einer zweiten Welle (18). Erfindungsgemäß weist die Kopplungseinrichtung (4) eine Freilaufanordnung (22) zwischen der ersten und der zweiten Welle (6, 18) auf, die derart ausgebildet ist, dass eine drehmomentübertragende Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Welle (6, 18) sowohl in der ersten Drehrichtung (44) als auch in der entgegengesetzten zweiten Drehrichtung (46) bewirkt ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Kupplungsanordnung (2) mit einer solchen Kopplungseinrichtung (4).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kopplungseinrichtung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Kupplungsanordnung mit einer solchen Kopplungseinrichtung.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Kopplungseinrichtungen bekannt, die der Kopplung der Kurbelwelle eines Motors mit der dem Getriebe vorgeschalteten Kupplung dienen, so dass ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Kupplung übertragen werden kann.
So beschreibt die EP 1195537 B1 beispielsweise eine Kupplungsanordnung mit einer Doppelkupplung, wobei die als Kupplungsflansch ausgebildete Kupplungseingangswelle mit einer als Antriebswelle fungierenden Motorausgangswelle gekoppelt ist. Um diese Kopplung zwischen der Kupplungseingangswelle und der Motorausgangswelle zu erreichen, ragt die Motorausgangswelle endseitig in die Kupplungseingangswelle hinein, wobei eine Außenverzahnung an der Motorausgangswelle in eine Innenverzahnung an der Kupplungseingangswelle greift. Auf diese Weise ist eine in beide Drehrichtungen drehmomentübertragende Kopplung geschaffen.
Eine ähnliche Kupplungsanordnung mit einer Doppelkupplung ist in der EP 1522753 B1 beschrieben. Bei dieser Kupplungsanordnung wird die Kopplung zwischen der Motorausgangswelle und der Kupplungseingangswelle unter Zwischenschaltung eines Schwungrades und einer taumelweichen Scheibe erzielt, wobei die Kopplung zwischen der taumelweichen Scheibe und der als Primärflansch ausgebildeten Kupplungseingangswelle wiederum über eine Außenverzahnung einerseits und eine Innenverzahnung andererseits erzielt wird. Da es sich auch hierbei um eine Geradverzahnung handelt, wird auch von einer Steckverzahnung gesprochen, die ein stirnseitiges Einschieben der Außenverzahnung in die Innenverzahnung ermöglicht. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Kupplung bereits an dem Getriebe vormontiert ist und die Motorausgangswelle erst später an die Kupplung gekoppelt werden kann.
Der zuvor beschriebene Stand der Technik hat sich bewährt. Um jedoch eine einfache Kopplung der Motorausgangswelle mit der Kupplungseingangswelle während der Montage zu ermöglichen, muss zwischen der Innenverzahnung einerseits und der Außenverzahnung andererseits ein gewisses Spiel verbleiben, das auch als Fügespiel bezeichnet wird. Dieses Fügespiel bewirkt im Betrieb der Kupplung jedoch ein erhöhtes Betriebsgeräusch, das auch als Verzahnungsklappern bezeichnet wird. Das Verzahnungsklappern, das auf das Zusammenschlagen benachbarter Zahnflanken der Steckverzahnung zurückzuführen ist, tritt hauptsächlich im Leerlauf – insbesondere bei geöffneter Kupplung – und bei Zug-Schub-Übergängen auf.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kopplungseinrichtung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle zu schaffen, die einerseits eine einfach Montage gewährleistet und andererseits besonders geräuscharm be trieben werden kann. Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine besonders geräuscharm betreibbare Kupplungsanordnung mit einer Kupplung und einer solchen Kopplungseinrichtung zu schaffen, die einfach zu montieren ist.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 bzw. 23 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Kopplungseinrichtung dient der Übertragung eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle. So kann es sich bei der ersten Welle beispielsweise um eine Motorausgangswelle handeln, während die zweite Welle eine Kupplungseingangswelle in Form eines Primärflansches ist. Zur Übertragung des Drehmoments weist die erfindungsgemäße Kopplungseinrichtung eine Freilaufanordnung zwischen der ersten und der zweiten Welle auf. Unter einer Freilaufanordnung kann hierbei eine Anordnung eines Freilaufs, zweier Freiläufe oder einer Mehrzahl von Freiläufen verstanden werden. Die Freilaufanordnung ist derart ausgebildet, dass eine drehmomentübertragende Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Welle sowohl in der ersten Drehrichtung als auch in der entgegengesetzten zweiten Drehrichtung bewirkt ist.
Die Freilaufanordnung der Erfindung unterscheidet sich somit unter anderem dahingehend von dem bekannten einfachen Freilauf nach dem Stand der Technik, dass in keine der beiden Drehrichtungen ein Verdrehen der beiden Wellen zueinander möglich ist. Vielmehr wird durch die Freilaufanordnung eine Kopplung zwischen erster und zweiter Welle geschaffen, die im Gegensatz zu der bekannten Steckverzahnung im Wesentlichen spielfrei ist, da durch geringe Betriebsgeräusche erzeugt und dennoch einfach montiert werden kann. So kann die Montage beispielsweise einfach durch Einschieben in axialer Richtung erfolgen, ohne dass die Drehstellung der einzuschiebenden Welle beachtet werden müsste.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung umfasst die Freilaufanordnung mindestens einen Freilauf. Je nach Bauart des einzelnen Freilaufs kann die Kopplung von erster und zweiter Welle mit einem oder mehreren Freiläufen erreicht werden. Wie bereits zuvor erläutert, unterbindet der Freilauf einerseits Klappergeräusche während des Betriebs und gewährleistet andererseits eine einfach Montage.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung ist der mindestens eine Freilauf ein Klemmkörperfreilauf oder ein Rollenfreilauf. Bei mehreren Freiläufen ist auch eine Kombination von Klemmkörper- und Rollenfreiläufen möglich. Bezüglich des Aufbaus von Klemmkörper- und Rollenfreilauf sei hier beispielsweise auf den Stand der Technik verwiesen.
Um eine Kopplungseinrichtung mit einem besonders einfachen Aufbau zu schaffen, weist der mindestens eine Freilauf in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung einen Innenring und einen Außenring auf, wobei der Innenring und/oder der Außenring einstückig mit der ersten bzw. zweiten Welle ausgebildet ist. Es ist somit kein separater Innen- oder Außenring erforderlich, vielmehr wird der Innen- und/oder Außenring, zwischen denen beispielsweise die Rollen oder Klemmkörper angeordnet sind, von den Wellen selbst gebildet. Hierdurch wird eine besonders einfach zu montierende Kopplungseinrichtung geschaffen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung weist die Freilaufanordnung einen ersten Freilauf und einen zweiten Freilauf auf. Die beiden Freiläufe sind gegensinnig zueinander zwischen der ersten und der zweiten Welle angeordnet. Auf diese Weise kann auf einfache Weise mit zwei herkömmlichen Freiläufen die erfindungsgemäße Kopplungseinrichtung geschaffen werden, die eine drehmomentübertragende Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Welle sowohl in der ersten Drehrichtung als auch in der entgegengesetzten zweiten Drehrichtung bewirkt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung ist durch den ersten Freilauf in der ersten Drehrichtung eine drehmomentübertragende Kopplung und in der zweiten Drehrichtung ein freies Verdrehen bewirkt, während durch den zweiten Freilauf in der ersten Drehrichtung ein freies Verdrehen und in der zweiten Drehrichtung eine drehmomentübertragende Kopplung bewirkt ist. Die beiden Freiläufe ergänzen sich somit dahingehend, dass der erste Freilauf im Betrieb eine drehmomentübertragende Kopplung sicherstellt, wenn der zweite Freilauf ein Verdrehen der Wellen zueinander nicht verhindert und umgekehrt, so dass – wie bereits zuvor erläutert – eine drehmomentübertragende Kopplung bei der Drehung der ersten oder zweiten Welle in beide Drehrichtungen sichergestellt ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung sind der erste Freilauf und der zweite Freilauf in axialer Richtung hintereinander angeordnet. Hierdurch ist keine spezielle Modifikation der ersten oder zweiten Welle erforderlich, vielmehr wird dieselbe Anordnung wie bei der herkömmlichen Steckverzahnung verwendet, mit dem Unterschied, dass die Verzahnung entfällt. Es ist jedoch auch denkbar, eine andere Anordnung, beispielsweise in radialer Richtung zu wählen, um die axiale Baulänge zu reduzieren.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung weist die Freilaufanordnung einen einzelnen Freilauf auf, der derart ausgebildet ist, dass die drehmomentübertragende Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Welle sowohl in der ersten Drehrichtung als auch in der zweiten Drehrichtung durch den einzelnen Freilauf bewirkt ist. Im Gegensatz zu der vorgenannten Ausführungsform, in dem zwei separate Freiläufe zum Einsatz kommen, die gegensinnig orientiert sind, sind die Funktionen der beiden separaten Freiläufe hier in einem einzelnen Freilauf zusammengefasst, der die drehmomentübertragende Kopplung in beiden Drehrichtungen bewirkt. Dies kann beispielsweise durch speziell geformte oder orientierte Klemmkörper oder Rollen erreicht werden. Im Gegensatz zu der Lösung, bei der zwei gegensinnig orientierte separate Freiläufe zum Einsatz kommen, wird bei dieser Ausführungsform die Teilezahl reduziert und die Montage weiter vereinfacht.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung ist der Freilauf ein Klemmkörperfreilauf, wobei erste Klemmkörper, durch die in der ersten Drehrichtung eine drehmomentübertragende Kopplung und in der zweiten Drehrichtung ein freies Verdrehen bewirkt ist, und zweite Klemmkörper vorgesehen sind, durch die in der ersten Drehrichtung ein freies Verdrehen und in der zweiten Drehrichtung eine drehmomentübertragende Kopplung bewirkt ist. Die ersten Klemmkörper können hierbei beispielsweise ein anderes Klemmkörperprofil oder eine andere Orientierung als die zweiten Klemmkörper aufweisen.
So sind die ersten Klemmkörper in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung in die erste Drehrichtung und die zweiten Klemmkörper in die zweite Drehrichtung geneigt. Je nach gewählter Drehrichtung richten sich die Klemmkörper somit in eine andere Richtung auf, um ein Verklemmen und somit eine Kopplung zwischen den beiden Wellen zu bewirken.
Um ein Drehmoment besonders gleichmäßig von der einen auf die andere Welle übertragen zu können, sind die ersten und zweiten Klemmkörper in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung in Umfangsrichtung abwechselnd hintereinander angeordnet.
Damit die erste und die zweite Welle weitgehend spielfrei und somit geräuscharm miteinander gekoppelt sein können, sind die ersten und die zweiten Klemmkörper in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung in die erste bzw. zweite Drehrichtung vorgespannt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung ist ein Federring zum Vorspannen der ersten und zweiten Klemmkörper vorgesehen. So kann beispielsweise nur ein Federring zum Vorspannen sowohl der ersten als auch der zweiten Klemmkörper verwendet werden. Bezüglich des grundsätzlichen Aufbaus von Federringen sei hier auf den Stand der Technik verwiesen.
Um die Herstellung des einzelnen Freilaufs zu vereinfachen und gleichzeitig eine sichere Übertragung des Drehmomentes in beiden Drehrichtungen sicherzustellen, weisen die ersten Klemmkörper und die zweiten Klemm körper in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung in axialer Richtung dasselbe Klemmkörperprofil auf, die jedoch seitenverkehrt zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise können die ersten und zweiten Klemmkörper von demselben Grundkörper gebildet werden. Die ersten und zweiten Klemmkörper unterscheiden sich letztlich nur in ihrer Anordnung innerhalb des Freilaufs. Unter dem Klemmkörperprofil wird hier wie nachstehend das Profil des Klemmkörpers verstanden, wenn dieser in axialer Richtung betrachtet wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung ist das Klemmkörperprofil unsymmetrisch ausgebildet.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung ist der Freilauf ein Klemmkörperfreilauf, wobei mindestens ein Klemmkörper vorgesehen ist, dessen Klemmkörperprofil derart ausgebildet ist, dass durch den Klemmkörper sowohl in der ersten Drehrichtung als auch in der zweiten Drehrichtung eine drehmomentübertragende Kopplung bewirkt ist. Bei dieser Ausführungsform sind im Gegensatz zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform somit keine zwei unterschiedlich orientierten, vorgespannten oder ausgebildeten Klemmkörper notwendig, vielmehr bewirkt bereits ein einzelner Klemmkörper durch entsprechende Profilgebung eine drehmomentübertragende Kopplung in beiden Drehrichtungen. Hierdurch kann ein noch kompakterer Aufbau der Freilaufanordnung erzielt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung weist der Klemmkörper ein symmetrisches, vorzugsweise ein achsensymmetrisches Klemmkörperprofil auf.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung ist der Klemmkörper in eine Mittelposition vorgespannt. In dieser Mittelposition ist ein stirnseitiges Einschieben der ersten bzw. zweiten Welle in den Freilauf vereinfacht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung ist ein Federring zum Vorspannen des Klemmkörpers in die Mittelposition vorgesehen. So kann der Klemmkörper aus der Mittelposition beispielsweise in die erste Drehrichtung oder die zweite Drehrichtung geneigt werden, um ein Verklemmen und somit eine Kopplung zwischen den beiden Wellen zu bewirken.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung weist das Klemmkörperprofil eine Längsachse auf, die in der Mittelposition des Klemmkörpers in radialer Richtung verläuft.
Um die Masse des einzelnen Klemmkörpers gering zu halten, weist der Klemmkörper in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung einen Einschnitt auf seiner radial nach innen weisenden Seite und/oder einen Einschnitt auf seiner radial nach außen weisenden Seite auf.
Um den vorgenannten Vorteil zu erzielen, ist das Klemmkörperprofil in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung im Wesentlichen X-förmig ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Kupplungsanordnung weist eine Kupplung, beispielsweise eine Doppelkupplung, und eine Kopplungseinrichtung der erfindungsgemäßen Art auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung ist die erste Welle eine Motorausgangswelle und die zweite Welle eine Kupplungseingangswelle. Dabei muss die Kopplung nicht unmittelbar von der Motorausgangswelle über die Kopplungseinrichtung und die Kupplungseingangswelle erfolgen. Vielmehr können auch drehfest an der Motorausgangs- oder Kupplungseingangswelle befestigte Teile, wie beispielsweise eine Schwungscheibe, mit der Kopplungseinrichtung zusammenwirken.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung ist die Kupplung eine nasslaufende Kupplung, die vorzugsweise an einem Getriebe vormontiert ist. Eine nasslaufende Kupplung nutzt regelmäßig auch den Schmiermittelkreislauf des Getriebes, so dass die nasslaufende Kupplung unmittelbar an dem Getriebe vormontiert wird, noch bevor die Motorausgangswelle mit der Kupplung verbunden wird. In diesem Fall kommen die erfindungsgemäßen Vorteile, nämlich eine einfache Montage bei geringer Geräuschentwicklung im Betrieb, besonders zum Tragen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht einer Kupplungsanordnung mit der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung in einer ersten Ausführungsform,
2 eine teilweise Querschnittsansicht des ersten Freilaufs von 1,
3 eine teilweise Querschnittsansicht des zweiten Freilaufs von 1,
4 eine schematische Seitenansicht einer Kupplungsanordnung mit der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung in einer zweiten und dritten Ausführungsform,
5 eine teilweise Vorderansicht des einzelnen Freilaufs der zweiten Ausführungsform der Kopplungseinrichtung von 4,
6 eine Draufsicht auf den abgewickelten Federring des einzelnen Freilaufs der zweiten Ausführungsform der Kopplungseinrichtung von 4,
7 eine Draufsicht auf den abgewickelten Außen- bzw. Innenkäfig des Freilaufs der zweiten Ausführungsform der Kopplungseinrichtung von 4 und
8 eine teilweise Vorderansicht des einzelnen Freilaufs der dritten Ausführungsform der Kopplungseinrichtung von 4.
1 zeigt eine Kupplungsanordnung 2 mit der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung 4 in einer ersten Ausführungsform.
Die Kupplungsanordnung 2 umfasst zunächst eine Motorausgangswelle, die nachstehend als erste Welle 6 bezeichnet wird. Die erste Welle 6 umfasst dabei einen langgestreckten Wellenabschnitt 8 und eine Schwungscheibe 10, die drehfest an dem Ende des Wellenabschnitts 8 befestigt ist. Die erste Welle 6 kann um die Drehachse 12 rotiert werden. Die Kupplungsanordnung 2 umfasst ferner eine Kupplung 14, die in dem vorliegenden Beispiel als nasslaufende Doppelkupplung ausgebildet ist, wobei in 1 lediglich das Kupplungsgehäuse 16 mit der drehfest daran befestigten Kupplungseingangswelle dargestellt ist, die nachstehend als zweite Welle 18 bezeichnet wird. An der Schwungscheibe 10 der ersten Welle 6 ist stirnseitig ein umlaufender Ansatz 20 vorgesehen, der sich in die als Hohlwelle ausgebildete zweite Welle 18 erstreckt. Die zweite Welle 18 umgibt somit die erste Welle 6, wobei die Kopplungseinrichtung 4 zur Übertragung eines Drehmoments von der ersten Welle 6 auf die zweite Welle 18 in radialer Richtung zwischen der ersten Welle 6 und der zweiten Welle 18 angeordnet ist.
Die Kopplungseinrichtung 4 zur Übertragung eines Drehmoments weist eine Freilaufanordnung 22 zwischen den beiden Wellen 6, 18 auf, wobei die Freilaufanordnung 22 radial nach innen an dem umlaufenden Ansatz 20 der ersten Welle 6 und radial nach außen an der zweiten Welle 18 abgestützt ist. In der ersten Ausführungsform der Kopplungseinrichtung 4, die in den 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst die Freilaufanordnung 22 einen ersten Freilauf 24 und einen zweiten Freilauf 26, die axial hintereinander angeordnet sind. Bei den Freiläufen 24, 26 kann es sich beispielsweise um Rollenfreiläufe, Klemmkörperfreiläufe oder eine andere Art von Freilauf handeln, wobei in der dargestellten Ausführungsform Klemmkörperfreiläufe zum Einsatz kommen.
Die Freiläufe 24, 26 weisen einen Außenring 28 und einen Innenring 30 auf, wobei der Außenring 28 einstückig mit der zweiten Welle 18 und der Innenring 30 einstückig mit dem umlaufenden Ansatz 20 der ersten Welle 6 ausgebildet ist. Zwischen dem Außen- und Innenring 28, 30 sind die Klemmkörper 32, 34 angeordnet, wobei sich die unsymmetrischen Klemmkörper 32, 34 nach außen in Aussparungen 36 in einem Außenkäfigring 38 und nach innen in Aussparungen 40 in einem Innenkäfigring 42 erstrecken. Die Klemmkörper 32 des ersten Freilaufs 24 sind in die erste Drehrichtung 44 geneigt, wohingegen die Klemmkörper 34 des zweiten Freilaufs 26 in die entgegengesetzte zweite Drehrichtung 46 geneigt sind. Dabei sind die Klemmkörper 32, 34 mit Hilfe eines Federrings 48 in die jeweilige Drehrichtung 44, 46 vorgespannt.
Der erste Freilauf 24 und der zweite Freilauf 26 sind somit gegensinnig zueinander zwischen der ersten Welle 6 und der zweiten Welle 18 angeordnet. Wird die erste Welle 6 in die erste Drehrichtung 44 gedreht, wobei unter der Drehrichtung diejenige Richtung zu verstehen ist, in die die erste Welle 6 relativ zu der zweiten Welle 18 gedreht werden soll, so richten sich die Klemmkörper 32 des ersten Freilaufs 24 auf und bewirken ein Verklemmen von erster und zweiter Welle 6, 18, wodurch eine drehmomentübertragende Kopplung bewirkt ist. Die Klemmkörper 34 bewirken hingegen kein Verklemmen bei der Drehung in die erste Drehrichtung 44, vielmehr würde der Freilauf 26 allein ein freies Verdrehen der Wellen 6, 18 zueinander ermöglichen. Im umgekehrten Fall, d. h. wenn in die zweite Drehrichtung 46 gedreht wird, bewirkt der zweite Freilauf 26 eine drehmomentübertragende Kopplung von erster und zweiter Welle 6, 18, wohingegen der erste Freilauf 24 allein ein freies Verdrehen der Wellen 6, 18 zueinander ermöglichen würde.
Die Freilaufanordnung 22, die aus den gegensinnig orientierten Freiläufen 24, 26 besteht, bewirkt somit sowohl in der ersten Drehrichtung 44 als auch in der zweiten Drehrichtung 46 eine drehmomentübertragende Kopplung zwischen der ersten und zweiten Welle 6, 18. Die Verwendung der beiden Freiläufe 24, 26 in der Freilaufanordnung 22 hat den besonderen Vorteil, dass herkömmliche Freiläufe nach dem Stand der Technik verwendet werden können.
4 zeigt die Kopplungseinrichtung in einer zweiten und dritten Ausführungsform 48, 50, wobei weitere Details der zweiten Ausführungsform 48 in den 5 bis 7 und weitere Details der dritten Ausführungsform 50 in 8 gezeigt sind. Die in 4 gezeigte Kupplungsanordnung 2 entspricht im Wesentlichen der Kupplungsanordnung 2 von 1, so dass nachstehend lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Teile verwendet werden und die obige Beschreibung diesbezüglich entsprechend gilt.
Im Gegensatz zu der in 1 gezeigten Kopplungseinrichtung 4 umfasst die Kopplungseinrichtung 48, 50 in der zweiten und dritten Ausführungsform (4) eine Freilaufanordnung 54, mit lediglich einem einzelnen Freilauf 56. Der einzelne Freilauf 56 ist derart ausgebildet, dass die drehmomentübertragende Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Welle 6, 18 sowohl in der ersten Drehrichtung 44 als auch in der zweiten Drehrichtung 46 durch den einzelnen Freilauf 54, 56 bewirkt ist. Es handelt sich demzufolge nicht mehr um einen klassischen Freilauf, da ein freies Verdrehen der Wellen 6, 18 zueinander in eine der beiden Drehrichtungen 44, 46 allein durch den einzelnen Freilauf 48, 50 bereits unterbunden ist. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform der Kopplungseinrichtung 4 haben die zweite und dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung 48, 50 den Vorteil, dass aufgrund der Verwendung nur eines Freilaufs 54 bzw. 56 die axiale Baulänge geringer ist.
Nachstehend wird zunächst der Aufbau der zweiten Ausführungsform der Kopplungseinrichtung 50 unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 beschrieben. Der Freilauf 56 der Kopplungseinrichtung 50 kann wiederum als Rollenfreilauf, Klemmkörperfreilauf oder ein sonstiger Freilauf ausgebildet sein, wobei in der dargestellten Ausführungsform ein Klemmkörperfreilauf zum Einsatz kommt.
Der Freilauf 56 weist im Gegensatz zu einem herkömmlichen Freilauf, wie er beispielsweise in 2 oder 3 gezeigt ist, erste Klemmkörper 58 und zweite Klemmkörper 60 auf. Während die ersten Klemmkörper 58 in die erste Drehrichtung 44 geneigt sind, sind die zweiten Klemmkörper 60 in die entgegengesetzte zweite Drehrichtung 46 geneigt, wobei die Klemmkörper wiederum mit Hilfe eines einzigen Federrings 62 in die jeweilige Drehrichtung 44, 46 vorgespannt sind. Die ersten und zweiten Klemmkörper 58, 60 sind in Umfangsrichtung abwechselnd hintereinander angeordnet und weisen dasselbe unsymmetrische Klemmkörperprofil 64 auf, jedoch sind die Klemmkörperprofile seitenverkehrt zueinander angeordnet. So weist das Klemmkörperprofil 64 eine erste Seite 66 und eine zweite Seite 68 auf, wobei bei einer seitenverkehrten Anordnung die erste Seite 66 des Klemmkörperprofils 64 des ersten Klemmkörpers 58 der ersten Seite 66 des Klemmkörperprofils 64 des einen benachbarten zweiten Klemmkörpers 60 zugewandt ist. Ferner ist die zweite Seite 68 des Klemmkörperprofils 64 des ersten Klemmkörpers 58 der zweiten Seite 68 des Klemmkörperprofils 64 des anderen benachbarten zweiten Klemmkörpers 60 zugewandt.
Wird nun die erste Welle 6 in die erste Drehrichtung 44 relativ zu der zweiten Welle 18 gedreht, so bewirken die ersten Klemmkörper 58 ein Verklemmen von erster und zweiter Welle 6, 18 und somit eine drehmoment übertragende Kopplung der Wellen 6, 18. Die zweiten Klemmkörper 60 allein würden ein freies Verdrehen der ersten Welle 6 gegenüber der zweiten Welle 18 ermöglichen, also keine drehmomentübertragende Kopplung bewirken. Im umgekehrten Fall, d. h. wenn in die zweite Drehrichtung 46 gedreht wird, bewirken jedoch die zweiten Klemmkörper 60 ein Verklemmen der Wellen 6, 18 und somit eine drehmomentübertragende Kopplung, während die ersten Klemmkörper 58 allein ein freies Verdrehen der ersten Welle 6 gegenüber der zweiten Welle 18 ermöglichen würden.
Aufgrund der Neigung der ersten und zweiten Klemmkörper 58, 60 in die entgegengesetzten Drehrichtungen 44, 46 müssen der Federring 62, der Außenkäfigring 70 und der Innenkäfigring 72 eine bestimmten Aufbau aufweisen. So zeigt 6 das abgewickelte Blech des Federrings 62. In dem Blech sind Aussparungen 78 vorgesehen, durch die sich die Klemmkörper 58, 60 erstrecken können, wobei zwischen den Aussparungen 78 Stege 80 ausgebildet sind. An den Stegen 80 sind wiederum Federzungen 82 zum Vorspannen der ersten Klemmkörper 58 in die erste Drehrichtung 44 und der zweiten Klemmkörper 60 in die zweite Drehrichtung 46 vorgesehen. Um die unterschiedliche Vorspannung der Klemmkörper 58, 60 zu erreichen, erstrecken sich die Federzungen 82 in einander benachbarten Aussparungen 78 ausgehend von dem Steg 80 stets in die jeweils andere Drehrichtung 44, 46. Auf diese Weise entstehen Stege 80 ohne Federzungen 82 und Stege 80 mit zwei Federzungen 82, die sich in Umfangsrichtung abwechseln.
Der Außenkäfigring 70 bzw. der Innenkäfigring 72 ist in 7 gezeigt. Aufgrund der entgegengesetzten Neigungen der ersten und zweiten Klemmkörper 58, 60 sind die Aussparungen 74, 76 in dem abgewickelten Außen- bzw. Innenkäfigring 70, 72 derart angeordnet, dass zwei paar weise angeordnete Aussparungen 74, 76 mit einem zwischenliegenden schmalen Steg 84 vorgesehen sind, die über einen breiteren Steg 86 von den anderen paarweise angeordneten Aussparungen 74, 76 getrennt sind.
Nachstehend wird der Aufbau der dritten Ausführungsform der Kopplungseinrichtung 52 unter Bezugnahme auf die 4 und 8 beschrieben. Der Freilauf 56 der Kopplungseinrichtung 52 ist wiederum als Klemmkörperfreilauf ausgebildet. Der in der dritten Ausführungsform der Kopplungseinrichtung 52 verwendete Freilauf 56 ähnelt zunächst einem herkömmlichen Freilauf, wie er beispielsweise in 2 oder 3 beschrieben ist, so dass nachstehend lediglich die Unterschiede erläutert werden, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Teile verwendet werden und die obige Beschreibung diesbezüglich entsprechend gilt.
Die Klemmkörper 88 weisen im Querschnitt eine Längsachse 90 auf, wobei das Klemmkörperprofil 92 bezüglich dieser Längsachse 90 achsensymmetrisch ausgebildet ist. Der Federring 48 ist derart ausgebildet, dass der Klemmkörper 88 in eine Mittelposition vorgespannt ist, in der die Längsachse 90 des Klemmkörpers 88 – bezogen auf die Drehachse 12 – einer Radialen entspricht. Der Klemmkörper 88 weist ferner einen Einschnitt 94 auf seiner radial nach innen weisenden Seite und einen Einschnitt 96 auf seiner radial nach außen weisenden Seite auf, so dass das gesamte Klemmkörperprofil 92 X-förmig ausgebildet ist. Links und rechts der Einschnitte 94, 96 entstehen somit erste und zweite Vorsprünge 98, 100.
Wird nun die erste Welle 6 in die erste Drehrichtung 44 relativ zu der zweiten Welle 18 gedreht, so stützt sich der Klemmkörper 88 mit dem zweiten Vorsprung 100 an der zweiten Welle 18 und mit dem ersten Vorsprung 98 an der ersten Welle 6 ab, wodurch ein Verklemmen von erster und zweiter Welle 6, 18 und somit eine drehmomentübertragende Kopplung der Wellen 6, 18 bewirkt ist. Im umgekehrten Fall, d. h. wenn in die zweite Drehrichtung 46 gedreht wird, stützt sich der Klemmkörper 88 mit dem ersten Vorsprung 98 an der zweiten Welle 18 und mit dem zweiten Vorsprung 100 an der ersten Welle 6 ab, wodurch ebenfalls ein Verklemmen von erster und zweiter Welle 6, 18 und somit eine drehmomentübertragende Kopplung der Wellen 6, 18 bewirkt ist. Allein aufgrund des besonderen Klemmkörperprofils 92 ist somit eine drehmomentübertragende Kopplung in beiden Drehrichtungen bewirkt. Gegenüber der zweiten Ausführungsform (5 bis 7) hat die dritte Ausführungsform der Kopplungseinrichtung 52 den weiteren Vorteil, dass eine besonders sichere drehmomentübertragende Kopplung bei gleicher Baugröße erreicht ist.
Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass diese eine besonders einfache Montage erlauben und geräuscharm betrieben werden können, da die Klappergeräusche, wie sie bei Steckverzahnungen auftreten, beseitigt sind. Die Montage ist insofern vereinfacht, als dass die erste Welle 6 nicht in einer vorbestimmten Orientierung an die zweite Welle 18 gekoppelt werden muss, wie dies bei einer Steckverzahnung Voraussetzung ist. Dies ist insbesondere beim Koppeln an die nasslaufende Kupplung 14 von Vorteil, die bereits an dem Getriebe (nicht dargestellt) vormontiert ist, da hier das Getriebe und die Kupplung 14 auf dasselbe Schmiermittelreservoir zugreifen. Das Einschieben der ersten Welle 6 in die zweite Welle 18 muss somit blind durchgeführt werden, da die Verbindungs- bzw. Kopplungsstelle nicht einsehbar ist.

2: Kupplungsanordnung
4: Kopplungseinrichtung
6: erste Welle (Motorausgangswelle)
8: Wellenabschnitt
10: Schwungscheibe
12: Drehachse
14: Getriebe
16: Getriebegehäuse
18: zweite Welle (Kupplungseingangswelle)
20: umlaufender Ansatz
22: Freilaufanordnung
24: erster Freilauf
26: zweiter Freilauf
28: Außenring
30: Innenring
32: Klemmkörper
34: Klemmkörper
36: Aussparungen
38: Außenringkäfig
40: Aussparungen
42: Innenringkäfig
44: erste Drehrichtung
46: zweite Drehrichtung
48: Federring
50: Kopplungseinrichtung
52: Kopplungseinrichtung
54: Freilaufanordnung
56: einzelner Freilauf
58: erste Klemmkörper
60: zweite Klemmkörper
62: Federring
64: Klemmkörperprofil
66: erste Seite des Klemmkörperprofils
68: zweite Seite des Klemmkörperprofils
70: Außenringkäfig
72: Innenringkäfig
74: Aussparungen
76: Aussparungen
78: Aussparungen
80: Stege
82: Federzungen
84: schmale Stege
86: breite Stege
88: Klemmkörper
90: Längsachse
92: Klemmkörperprofil
94: Einschnitt
96: Einschnitt
98: erster Vorsprung
100: zweiter Vorsprung

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

- EP 1195537 B1 [0003]
- EP 1522753 B1 [0004]

Claims

Kopplungseinrichtung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle (6) und einer zweiten Welle (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (4; 50; 52) eine Freilaufanordnung (22; 54) zwischen der ersten und der zweiten Welle (6, 18) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass eine drehmomentübertragende Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Welle (6, 18) sowohl in der ersten Drehrichtung (44) als auch in der entgegengesetzten zweiten Drehrichtung (46) bewirkt ist.
Kopplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufanordnung (22; 54) mindestens einen Freilauf (24, 26; 56) umfasst.
Kopplungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Freilauf (24, 26; 56) ein Klemmkörperfreilauf oder ein Rollenfreilauf ist.
Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Freilauf (24, 26; 56) einen Innenring (30) und einen Außenring (28) aufweist, wobei der Innenring (30) und/oder der Außenring (28) einstückig mit der ersten bzw. zweiten Welle (8, 16) ausgebildet ist.
Kopplungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufanordnung (22) einen ersten Freilauf (24) und einen zweiten Freilauf (26) aufweist, die gegensinnig zueinander zwischen der ersten und der zweiten Welle (6, 18) angeordnet sind.
Kopplungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch den ersten Freilauf (24) in der ersten Drehrichtung (44) eine drehmomentübertragende Kopplung und in der zweiten Drehrichtung (46) ein freies Verdrehen bewirkt ist, während durch den zweiten Freilauf (26) in der ersten Drehrichtung (44) ein freies Verdrehen und in der zweiten Drehrichtung (46) eine drehmomentübertragende Kopplung bewirkt ist.
Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Freilauf (24) und der zweite Freilauf (26) in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind.
Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufanordnung (54) einen einzelnen Freilauf (56) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass die drehmomentübertragende Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Welle (6, 18) sowohl in der ersten Drehrichtung (44) als auch in der zweiten Drehrichtung (46) durch den einzelnen Freilauf (56) bewirkt ist.
Kopplungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (56) ein Klemmkörperfreilauf ist, wobei erste Klemmkörper (58), durch die in der ersten Drehrichtung (44) eine drehmomentübertragende Kopplung und in der zweiten Drehrichtung (46) ein freies Verdrehen bewirkt ist, und zweite Klemmkörper (60) vorgesehen sind, durch die in der ersten Drehrichtung (44) ein freies Verdrehen und in der zweiten Drehrichtung (46) eine drehmomentübertragende Kopplung bewirkt ist.
Kopplungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Klemmkörper (58) in die erste Drehrichtung (44) und die zweiten Klemmkörper (60) in die zweite Drehrichtung (46) geneigt sind.
Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Klemmkörper (58, 60) in Umfangsrichtung abwechselnd hintereinander angeordnet sind.
Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Klemmkörper (58, 60) in die erste bzw. zweite Drehrichtung (44, 46) vorgespannt sind.
Kopplungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federring (62) zum Vorspannen der ersten und zweiten Klemmkörper (58, 60) vorgesehen ist.
Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Klemmkörper (58) und die zweiten Klemmkörper (60) in axialer Richtung dasselbe Klemmkörperprofil (64) aufweisen, jedoch seitenverkehrt zueinander angeordnet sind.
Kopplungseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmkörperprofil (64) unsymmetrisch ausgebildet ist.
Kopplungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (56) ein Klemmkörperfreilauf ist, wobei mindestens ein Klemmkörper (88) vorgesehen ist, dessen Klemmkörperprofil (92) derart ausgebildet ist, dass durch den Klemmkörper (88) sowohl in der ersten Drehrichtung (44) als auch in der zweiten Drehrichtung (46) eine drehmomentübertragende Kopplung bewirkt ist.
Kopplungseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkörper (88) ein symmetrisches, vorzugsweise ein achsensymmetrisches Klemmkörperprofil (92) aufweist.
Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkörper (88) in eine Mittelposition vorgespannt ist.
Kopplungseinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federring (48) zum Vorspannen des Klemmkörpers (88) in die Mittelposition vorgesehen ist.
Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmkörperprofil (90) eine Längsachse (90) aufweist, die in der Mittelposition des Klemmkörpers (88) in radialer Richtung verläuft.
Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkörper (88) einen Einschnitt (94) auf seiner radial nach innen weisenden Seite und/oder einen Einschnitt (96) auf seiner radial nach außen weisenden Seite aufweist.
Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmkörperprofil (92) im Wesentlichen X-förmig ausgebildet ist.
Kupplungsanordnung (2) mit einer Kupplung (14) und einer Kopplungseinrichtung (4; 50; 52) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (6) eine Motorausgangswelle und die zweite Welle (18) eine Kupplungseingangswelle ist.
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (14) eine nasslaufende Kupplung ist, die vorzugsweise an einem Getriebe vormontiert ist.