Die Erfindung betrifft eine schaltbare Kupplung nach dem Oberbegriff des ersten Schutzanspruchs, die zwischen einem, beispielsweise als Riemenscheibe ausgeführten Antriebselement und einem Abtriebselement angeordnet ist, wobei die schaltbare Kupplung ein Kupplungssystem für eine reib- oder/und formschlüssige Verbindung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement aufweist sowie einen vorzugsweise elektromagnetischen Aktuator und ein Schaltglied in Wirknähe zum Aktuator und mindestens ein zwischen dem Abtriebselement und dem Schaltglied angeordnetes elastisches Betätigungselement, wobei das Schaltglied stufenlos zwischen einer Startstellung über eine Mittelstellung bis zu einer Endstellung bewegbar ist, wobei die schaltbare Kupplung in der Mittelstellung des Schaltglieds einen anderen Zustand (offen oder geschlossen) aufweist als in der Startstellung, und wobei das elastische Betätigungselement auf das Schaltglied eine Kraft in Richtung Startstellung ausübt und wobei der Aktuator auf das Schaltglied nur Kräfte in Richtung Endstellung ausübt, deren Maximalwert in jeder Stellung den Kraftwert des elastischen Betätigungselements übersteigt. The invention relates to a switchable coupling according to the preamble of the first protection claim, which is arranged between a, for example designed as a pulley drive element and an output element, wherein the switchable coupling has a coupling system for a frictional and / or positive connection between the drive element and the output element and a preferably electromagnetic actuator and a switching member in operative proximity to the actuator and at least one arranged between the output element and the switching element elastic actuator, wherein the switching member is continuously movable between a starting position via a central position to an end position, wherein the switchable coupling in the center position of Switching member has a different state (open or closed) than in the starting position, and wherein the elastic actuating element on the switching member exerts a force in the direction of starting position and wherein the Actuator exerts forces on the switching element only in the direction of the end position, the maximum value in each position exceeds the force value of the elastic actuator.
Solche vorzugsweise elektromagnetisch betätigte Kupplungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Aus der EP 1378677 geht zum Beispiel so eine schaltbare Kupplung zwischen einer Riemenscheibe als Antriebselement und einer Welle als Abtriebselement hervor. Diese schaltbare Kupplung hat auch einen elektromagnetischen Aktuator, dessen Kraft im bestromten Zustand ein Schaltglied und weitere Bauteile der Kupplung so zueinander bewegt, dass diese in einen formschlüssigen Eingriff gebracht werden. Darüber hinaus weist diese schaltbare Kupplung auch ein elastisches Betätigungselement auf, das dem Schaltglied eine Federkraft entgegen der Kraft des Aktuators aufprägt, so dass nach dem Abschalten des Aktuators die Federkraft das Schaltglied außer Eingriff mit den weiteren Teilen der Kupplung bringt. Im Zustand „Kupplung = offen“ ist demnach in dieser schaltbaren Kupplung der Aktuator nicht aktiv und verbraucht keine Energie. Im Zustand „Kupplung = geschlossen“ muss in dieser schaltbaren Kupplung der Aktuator aber permanent aktiv sein und dann als elektromagnetische Aktuator bestromt werden, wobei er permanent Energie verbraucht. Such preferably electromagnetically actuated clutches are known from the prior art. From the EP 1378677 For example, such a switchable coupling between a pulley as a drive element and a shaft as an output element. This switchable coupling also has an electromagnetic actuator whose force in the energized state, a switching element and other components of the clutch moves to each other so that they are brought into a positive engagement. In addition, this switchable coupling also has an elastic actuating element, which imparts a spring force against the force of the actuator to the switching element, so that after switching off the actuator, the spring force brings the switching element out of engagement with the other parts of the coupling. In the state "clutch = open", therefore, the actuator is not active in this switchable clutch and consumes no energy. In the state "clutch = closed", however, the actuator must be permanently active in this switchable clutch and then be energized as an electromagnetic actuator, whereby it consumes energy permanently.
Auch aus der DE OS 1 575 762 ist eine elektromagnetische Zahnkupplung zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement bekannt. Auch in dieser schaltbaren Kupplung muss der elektromagnetische Aktuator für den Schaltzustand „Kupplung = geschlossen“ permanent bestromt sein. Durch die Form der Schaltverzahnung kann die dafür erforderliche Magnetkraft zwar reduziert, aber nicht komplett aufgehoben werden. Also from the DE OS 1 575 762 is known an electromagnetic gear coupling between a drive element and an output member. Also in this switchable clutch, the electromagnetic actuator for the switching state "clutch = closed" must be permanently energized. Due to the shape of the gearing, the required magnetic force can indeed be reduced, but not completely canceled.
Aus der DE 10331927 B3 ist ein Kupplungssteller für eine schaltbare Kupplung zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement bekannt. In dieser Kupplung, vorzugsweise für Nutzfahrzeuge, wirkt der Kupplungssteller nicht direkt auf ein elastisches Betätigungselement der Kupplung, sondern auf ein Getriebe, das die erforderliche Kraft im Kupplungssteller zum Öffnen der Kupplung reduziert. Aber auch in dieser schaltbaren Kupplung verbraucht der Kupplungssteller Energie, um die schaltbare Kupplung im Zustand „Kupplung = offen“ zu halten. Wird die Energiezufuhr zum Kupplungssteller abgeschaltet, so wirkt auch hier das elastische Betätigungselement letztendlich der Kraft des Kupplungsstellers entgegen und schaltet die schaltbare Kupplung in den Zustand „Kupplung = geschlossen“, wie das im Prinzip von den meisten Anfahrkupplungen in Fahrzeugen bekannt ist. From the DE 10331927 B3 a clutch actuator for a switchable clutch between a drive element and an output member is known. In this clutch, preferably for commercial vehicles, the clutch actuator does not act directly on an elastic actuator of the clutch, but on a transmission that reduces the force required in the clutch actuator to open the clutch. But even in this switchable clutch, the clutch plate consumes energy to keep the switchable clutch in the state "clutch = open". If the power supply to the clutch actuator is switched off, the elastic actuator ultimately also counteracts the force of the clutch actuator and switches the shiftable clutch to the "clutch = closed" state, as is known in principle from most starting clutches in vehicles.
Aus diesem Stand der Technik ergibt sich somit die erste Teilaufgabe, eine schaltbare Kupplung zu erfinden, die die beiden Schaltzustände „Kupplung = offen“ und „Kupplung = geschlossen“ ohne Zufuhr und Verbrauch von Energie halten kann und deren Aktuator nur zum Umschalten zwischen den beiden Schaltzuständen Energie verbraucht. Eine schaltbare Kupplung, die diese Teilaufgabe löst, geht aus der DE 10 2005 001 909 A1 hervor. Diese Kupplung hat ein elastisches Betätigungselement, das als bistabile Feder zwei stabile Formen annehmen kann. Eine schaltbare Kupplung mit so einer Feder kann so ausgestaltet sein, das die Schaltzustände „Kupplung = offen“ und „Kupplung = geschlossen“ ohne Zufuhr von Energie zu einem Aktuator stabil gehalten werden. Zum Umschalten so einer Kupplung ist dann aber ein Aktuator erforderlich, der in zwei entgegengesetzte Kraftrichtungen auf die bistabile Feder einwirken kann. Nach diesem Stand der Technik ist die oben beschriebene Aufgabe dahingehend zu ergänzen, dass die schaltbare Kupplung so zu gestalten ist, dass deren Aktuator nur in einer Richtung Kräfte aufbringen muss, damit er als einseitig wirkender vorzugsweise elektromagnetischer Aktuator ausgeführt werden kann. Das ermöglicht einfache Wirkprinzipien und spart Bauraum und Kosten. From this state of the art thus results the first subtask to invent a switchable clutch that can hold the two switching states "clutch = open" and "clutch = closed" without supply and consumption of energy and whose actuator only to switch between the two Switching states consumed energy. A switchable clutch, which solves this subtask, goes out of the DE 10 2005 001 909 A1 out. This clutch has an elastic actuator that can take two stable forms as a bistable spring. A switchable clutch with such a spring can be designed so that the switching states "clutch = open" and "clutch = closed" are kept stable without supplying energy to an actuator. But to switch such a clutch but then an actuator is required, which can act in two opposite directions of force on the bistable spring. According to this prior art, the above-described object is to be completed to the effect that the switchable coupling is to be designed so that their actuator only has to apply forces in one direction, so that it can be designed as a single-acting preferably electromagnetic actuator. This enables simple principles of action and saves installation space and costs.
Aus der DE 10 2005 022 218 A1 ist dann noch ein weiterer relevanter Stand der Technik zu einem Betätigungssystem für eine schaltbare Kupplung bekannt. Diese schaltbare Kupplung hat einen Aktuator, der nur in einer Richtung auf ein Schaltglied der Kupplung wirkt und das entgegen der Kraft eines elastischen Betätigungselements. Im geschlossenen Zustand wird diese Kupplung durch einen selbsttätig einriegelnden Riegelmechanismus gehalten, der die Wirkprinzipien eines Rollen- oder Kugelfreilaufs aufweist. Um diese schaltbare Kupplung aus dem Schaltzustand „Kupplung = geschlossen“ in den Schaltzustand „Kupplung = offen“ umzuschalten, benötigt diese Kupplung aber einen zweiten Aktuator, um den Riegelmechanismus wieder zu lösen. From the DE 10 2005 022 218 A1 is then still another relevant prior art known to an actuation system for a clutch switchable. This switchable coupling has an actuator which acts only in one direction on a switching member of the clutch and against the force of a resilient actuator. In the closed state, this coupling is held by an automatically locking locking mechanism, which has the principles of a roller or ball freewheel. To switch this switchable coupling from the switching state "clutch = closed" to the switching state "clutch = open", However, this clutch needs a second actuator to release the latch mechanism again.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine schaltbare Kupplung zu realisieren, die die beiden Schaltzustände „Kupplung = offen“ und „Kupplung = geschlossen“ ohne Zufuhr und Verbrauch von Energie halten kann und deren Aktuator nur zum Umschalten zwischen den beiden Schaltzuständen Kräfte aufzubringen hat, und zwar nur in einer Richtung. Die erfindungsgemäße schaltbare Kupplung soll auch keine zusätzlichen Betätigungselemente oder weitere Aktuatoren für eventuell erforderliche Riegel zum Halten bestimmter Schaltzustände benötigen. The invention is therefore based on the object to realize a switchable clutch, which can hold the two switching states "clutch = open" and "clutch = closed" without supply and consumption of energy and whose actuator has to apply forces only to switch between the two switching states , and only in one direction. The switchable coupling according to the invention should also require no additional actuators or other actuators for any required latch for holding certain switching states.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Schutzanspruchs gelöst, wobei die schaltbare Kupplung zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement angeordnet ist und ein Kupplungssystem für eine reib- oder/und formschlüssige Verbindung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement aufweist sowie einen vorzugsweise elektromagnetischen Aktuator und ein Schaltglied in Wirknähe zum Aktuator und mindestens ein zwischen dem Abtriebselement und dem Schaltglied angeordnetes elastisches Betätigungselement, wobei das Schaltglied stufenlos zwischen einer Startstellung über eine Mittelstellung bis zu einer Endstellung bewegbar ist und wobei die schaltbare Kupplung in der Mittelstellung des Schaltglieds einen anderen Zustand (offen oder geschlossen) aufweist als in der Startstellung, und wobei das elastische Betätigungselement auf das Schaltglied eine Kraft in Richtung Startstellung ausübt und wobei der Aktuator auf das Schaltglied nur Kräfte in Richtung Endstellung ausübt, deren Maximalwert in jeder Stellung den Kraftwert des elastischen Betätigungselements übersteigt, und erfindungsgemäß auf dem Abtriebselement oder auf mit dem Abtriebselement verbundenen Teilen ein Riegel in Umfangsrichtung drehbar angeordnet ist, aber in axialer Richtung zwischen einem ersten Riegelanschlag und einem zweiten Riegelanschlag gehalten ist, und dass mit dem Schaltglied oder mit dem Riegel ein Verdrehsystem verbunden ist, das erste Wirkflächen aufweist, die bei einer Bewegung des Schaltglieds von einer Position kurz hinter der Mittelstellung bis zur Endstellung auf erste schräge Formelemente an dem Riegel oder erste schräge Formelemente an dem Schaltglied stoßen und dabei erste federnde Verdrehelemente vorspannen und dadurch den Riegel relativ zum Schaltglied um einen ersten Teilwinkel verdrehen, und dass das Verdrehsystem zweite Wirkflächen aufweist, die bei einer Bewegung des Schaltglieds von der Endstellung zurück bis zur Mittelstellung auf zweite schräge Formelemente an dem Riegel oder zweite schräge Formelemente an dem Schaltglied stoßen und dabei zweite federnde Verdrehelemente vorspannen und dadurch den Riegel relativ zum Schaltglied um einen zweiten Teilwinkel verdrehen. This object is achieved with the characterizing features of the first protection claim, wherein the switchable coupling between a drive element and an output element is arranged and has a coupling system for a frictional and / or positive connection between the drive element and the output element and a preferably electromagnetic actuator and a Switching member in operative proximity to the actuator and at least one disposed between the output member and the switching member elastic actuator, wherein the switching member is continuously movable between a starting position via a central position to an end position and wherein the switchable coupling in the middle position of the switching element another state (open or closed) than in the starting position, and wherein the elastic actuating element exerts a force on the switching member in the direction of starting position and wherein the actuator on the switching member only forces in the direction Endstellung exerts whose maximum value in each position exceeds the force value of the elastic actuating element, and according to the invention on the output element or connected to the output member parts, a bolt is rotatably arranged in the circumferential direction, but is held in the axial direction between a first bolt stop and a second latch stop, and that with the switching member or with the bolt, a torsion system is connected, having the first active surfaces which abut upon movement of the switching member from a position shortly behind the center position to the end position on first oblique mold elements on the bolt or first oblique mold elements on the switching member while biasing first resilient torsion and thereby rotate the bolt relative to the switching member by a first partial angle, and that the torsion second active surfaces, the au in a movement of the switching member from the end position back to the center position f second oblique shaped elements abut the latch or second oblique shaped elements on the switching element and thereby bias second resilient torsion and thereby rotate the bolt relative to the switching member by a second partial angle.
Die erfindungsgemäße Kupplung soll also einen Riegel aufweisen, der in noch zu beschreibender Art und Weise einen Schaltzustand verriegelt oder einen Umschaltvorgang ermöglicht. Dazu muss der Riegel aber verschiedene Positionen einnehmen. Um dafür keinen gesonderten Aktuator zu benötigen wird der Riegel von einem mit dem Riegel selbst oder mit dem Schaltglied verbundenen Verdrehsystem durch die vom Aktuator erzeugte Bewegung des Schaltglieds möglichst um die Betätigungsachse des Schaltglieds verdreht. Thus, the coupling according to the invention is intended to have a latch which, in a manner to be described, locks a switching state or enables a switching operation. For this, however, the bolt must take different positions. In order not to require a separate actuator, the bolt is rotated as much as possible about the actuating axis of the switching member by a rotation system connected to the bolt itself or to the shift member by the movement of the shift member generated by the actuator.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung nimmt der Riegel nach einer ersten Bewegung des Schaltglieds von der Startstellung bis zur Endstellung und wieder zurück zur Mittelstellung in Umfangsrichtung eine erste Relativposition zu dem Schaltglied ein, bei der in der Mittelstellung das Schaltglied mit einem Schaltgliedanschlag in axialer Wirkrichtung auf ein Riegelanschlag an dem Riegel trifft. Der Riegel weist zudem zweite formschlüssige Sicherungselemente auf und das Schaltglied hat ebenfalls zweite formschlüssige Sicherungselemente, die in dieser Mittelstellung in Eingriff stehen und diese erste Relativposition in Umfangsrichtung fixieren. In a further embodiment of the invention, the latch takes after a first movement of the switching member from the starting position to the end position and back to the central position in the circumferential direction a first relative position to the switching element, wherein in the middle position, the switching element with a contactor stop in the axial direction of action on a Bolt stop hits the bar. The bolt also has second positive locking elements and the switching member also has second positive locking elements which engage in this middle position and fix this first relative position in the circumferential direction.
Bei einer ersten Betätigung des Aktuators wirkt dieser mit einer Kraft auf das Schaltglied, das entgegen der Kraft des elastischen Betätigungselements in axialer Richtung aus einer Startstellung bis zu einer Endstellung verlagert wird und dabei den Riegel um einen ersten Teilwinkel verdreht. Danach wird der Aktuator deaktiviert und das elastische Betätigungselement bewegt das Schaltglied wieder zurück in die Mittelstellung. Dabei wird der Riegel um einen zweiten Teilwinkel verdreht. Jetzt steht der Riegel in so einer Relativposition zum Schaltglied, dass das Schaltglied mit einem Schaltgliedanschlag auf einen ersten Riegelanschlag des Riegels trifft. Damit ist eine weitere Bewegung des Schaltglieds in Richtung zur Startstellung verriegelt. Zweite formschlüssige Sicherungselemente am Riegel und am Schaltglied verhindern, das sich diese Relativposition in Umfangsrichtung zwischen Riegel und Schaltglied zum Beispiel in Folge von Schwingungen in der schaltbaren Kupplung von selbst verändert. In a first actuation of the actuator, this acts with a force on the switching member, which is displaced against the force of the elastic actuating element in the axial direction from a starting position to an end position, while the bolt is rotated by a first partial angle. Thereafter, the actuator is deactivated and the elastic actuator moves the switching member back to the center position. The bolt is rotated by a second partial angle. Now, the bolt is in such a relative position to the switching element, that the switching element with a contactor stopper strikes a first bolt stop of the bolt. In order for a further movement of the switching element is locked in the direction of the starting position. Prevent second positive locking elements on the bolt and on the switching element, which changes this relative position in the circumferential direction between the bolt and switching element, for example, as a result of vibrations in the switchable coupling by itself.
Um zu gewährleisten, dass nach einer erneuten Aktivierung des Aktuators das Schaltglied bis zur Startstellung bewegt werden kann, weist der Riegel Riegelnuten auf. Nach einer zweiten Bewegung des Schaltglieds von der Mittelstellung bis zur Endstellung und wieder zurück zur Mittelstellung nimmt der Riegel in Umfangsrichtung eine zweite Relativposition zu dem Schaltglied ein, bei der ab der Mittelstellung das Schaltglied mit all seinen Formelementen ungehindert durch die Riegelnuten im Riegel hindurchfahren kann, und zwar bis zur Startstellung, in der das Schaltglied auf einen Startanschlag trifft. Darüber hinaus weist der Riegel dritte formschlüssige Sicherungs-elemente des Riegels und das Schaltglied dritte formschlüssige Sicherungselemente des Schaltglieds auf, die in dieser zweiten Relativposition in jeder Axialposition des Schaltglieds zwischen der Mittelstellung und der Startstellung mit einander in Eingriff stehen und so diese Relativposition in Umfangsrichtung fixieren. In order to ensure that after a renewed activation of the actuator, the switching element can be moved to the starting position, the bolt has locking grooves. After a second movement of the switching member from the middle position to the end position and back to the center position, the bolt takes in the circumferential direction a second relative position to the switching element, in which from the middle position, the switching element with all its features unhindered by the locking grooves in the bar can drive through, up to the starting position, in which the switching element meets a start stop. In addition, the latch third form-locking securing elements of the bolt and the switching element third positive locking elements of the switching element, which are in this second relative position in each axial position of the switching member between the center position and the starting position with each other and thus fix this relative position in the circumferential direction ,
Damit sich nach jeder Betätigung des Aktuators und der daraus folgenden Bewegung des Schaltglieds von der Mittelstellung bis zur Endstellung und der daran anschließenden Rückbewegung zur Mittelstellung nach Abschalten des Aktuators die erste und die zweite Relativposition in Umfangrichtung zwischen Schaltglied und Riegel abwechseln, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste Relativposition und die zweite Relativposition zwischen Schaltglied und Riegel in Umfangsrichtung um einen Teilungswinkel versetzt sind und dass der erste Teilwinkel und der zweite Teilwinkel zusammen diesen Teilungswinkel ergeben und dass dieser Teilungswinkel ein geradzahliger Teilwinkel von 360° ist. Vorzugsweise sind der erste Teilwinkel und der zweite Teilwinkel gleich groß und damit halb so groß wie der Teilungswinkel. Thus, after each actuation of the actuator and the consequent movement of the switching member from the middle position to the end position and the subsequent return movement to the middle position after switching off the actuator, the first and the second relative position in the circumferential direction between switching element and latch alternate, the invention provides that the first relative position and the second relative position between switching element and latch in the circumferential direction are offset by a pitch angle and that the first partial angle and the second partial angle together give this pitch angle and that this pitch angle is an even partial angle of 360 °. Preferably, the first partial angle and the second partial angle are the same size and thus half the size of the pitch angle.
Die zyklische Verdrehung des Riegels zum Schaltglied erfolgt durch eine erste Teilverdrehung um den ersten Teilwinkel bei der Bewegung des Schaltglieds von der Mittelstellung zur Endstellung und durch eine zweite Teilverdrehung um den zweiten Teilwinkel bei der Bewegung des Schaltglieds von der Endstellung zur Mittelstellung. Damit sich der Riegel nach der zweiten Teilverdrehung bei der nächsten Bewegung des Schaltglieds von der Mittelstellung zur Endstellung nicht um den gleichen zweiten Teilwinkel wieder zurück verdreht, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenn sich das Schaltglied in der Mittelstellung befindet, die ersten Wirkflächen des Verdrehsystems außer Eingriff mit dem Schaltglied oder dem Riegel sind und dadurch die ersten federnden Verdrehelemente entspannt sind. Damit sich der Riegel nach der ersten Teilverdrehung bei der nächsten Bewegung des Schaltglieds von der Endstellung zur Mittelstellung nicht um den gleichen ersten Teilwinkel wieder zurück verdreht, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenn sich das Schaltglied in der Endstellung befindet, die zweiten Wirkflächen des Verdrehsystems außer Eingriff mit dem Schaltglied oder dem Riegel sind und dadurch die zweiten federnden Verdrehelemente entspannt sind. The cyclic rotation of the bolt to the switching member is effected by a first partial rotation about the first partial angle in the movement of the switching member from the central position to the end position and by a second partial rotation by the second partial angle in the movement of the switching member from the end position to the middle position. Thus, the bolt after the second partial rotation in the next movement of the switching member from the center position to the end position is not rotated back by the same second angle part, the invention provides that when the switching member is in the middle position, the first active surfaces of the torsion out of engagement with the switching element or the latch and thereby the first resilient torsion elements are relaxed. Thus, the bolt after the first partial rotation in the next movement of the switching member from the end position to the center position is not rotated back by the same first partial angle back, according to the invention provides that when the switching element is in the end position, the second active surfaces of the torsion out of engagement with the switching element or the bolt and thereby the second resilient torsion elements are relaxed.
Eine geometrische Bedingung für das korrekte zyklische Verdrehen ist zudem, dass der Teilungswinkel zwischen den ersten formschlüssigen Sicherungselementen und den zweiten formschlüssigen Sicherungselementen am Schaltglied minus dem Versatzwinkel zwischen den ersten formschlüssigen Sicherungselementen und den zweiten formschlüssigen Sicherungselementen am Riegel plus dem ersten Teilwinkel oder minus dem zweiten Teilwinkel ein ganzzahliges Vielfaches des Teilungswinkels zwischen der ersten Relativposition und der zweiten Relativposition ist. A geometric condition for correct cyclical rotation is also that the pitch angle between the first positive locking elements and the second positive locking elements on the switching element minus the offset angle between the first positive locking elements and the second positive locking elements on the bolt plus the first partial angle or minus the second partial angle is an integer multiple of the pitch angle between the first relative position and the second relative position.
Schließlich ist noch erfinderisch vorgesehen, dass, wenn sich das Schaltglied in der Endstellung befindet, erste formschlüssige Sicherungselemente am Riegel mit ersten formschlüssigen Sicherungselementen am Schaltglied in Eingriff stehen und die Relativposition von Schaltglied und Riegel in dieser Schaltstellung in Umfangsrichtung fixieren. Durch die verschiedenen Sicherungselemente ist gewährleistet, dass sich nach den Verdrehungen um bestimmte Teilwinkel und während des Entspannens federnder Verdrehelemente der Riegel zum Schaltglied nicht von selbst verstellt, zum Beispiel in Folge von Schwingungen und Vibrationen in der schaltbaren Kupplung. Finally, it is inventively provided that, when the switching element is in the end position, first positive locking elements on the bolt with the first positive locking elements on the switching element engage and fix the relative position of the switching element and latch in this switching position in the circumferential direction. It is ensured by the various securing elements that, after the torsions about certain part angles and during the relaxing of resilient torsion elements, the bolt for the shifting element does not move by itself, for example as a result of vibrations and vibrations in the shiftable clutch.
Die Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale ihrer Ansprüche beschränkt. Denkbar und vorgesehen sind auch Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale und Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale mit dem in den Vorteilsangaben und zu den Ausgestaltungsbeispielen Offenbarten. The invention is not limited to the features of its claims. Conceivable and provided are also possible combinations of individual claim characteristics and possible combinations of individual claim characteristics with the disclosed in the advantages and to the exemplary embodiments.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auch auf nach dem Stand der Technik gleichwirkende Lösungen, von denen einige schon in den Ausführungsbeispielen beschrieben sind. The invention also relates, in particular, to solutions which have the same effect according to the prior art, some of which have already been described in the exemplary embodiments.
Drei Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen schaltbaren Kupplung sind beispielhaft in den 1 bis 20 dargestellt und bezüglich der Anordnung der Kupplungselemente und deren Funktionsweise erläutert. Three variants of the switchable coupling according to the invention are exemplary in the 1 to 20 illustrated and explained with respect to the arrangement of the coupling elements and their operation.
Dabei beziehen sich die 1 bis 12 auf eine erste Ausführungsvariante mit Zahnkupplung und Reibungskupplung, die hier besonders detailliert beschrieben ist. Here are the refer 1 to 12 to a first embodiment with gear coupling and friction clutch, which is described in detail here.
Hierzu zeigen: Show:
1 ein Gesamtbild mit ersten Details der ersten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen schaltbaren Kupplung, 1 an overall view with first details of the first embodiment of the switchable coupling according to the invention,
2 weitere Details der ersten Ausführungsvariante, 2 further details of the first embodiment,
3 Details zum Schaltglied und dem damit verbundenen Verdrehsystems, 3 Details of the switching element and the associated twisting system,
4 weitere Details zum Riegel, 4 more details about the bar,
5 weitere Details zum Schaltsystem, 5 further details about the switching system,
6 weitere Details zum elastischen Betätigungselement, 6 further details on the elastic actuator,
7 die Position eines Anschlags für das elastische Betätigungselement auf dem Schaltglied, 7 the position of a stop for the elastic actuating element on the switching element,
8 die schaltbare Kupplung in Startstellung, Mittelstellung und Endstellung, 8th the switchable coupling in start position, middle position and end position,
9 in einer prinzipiellen Darstellung das Schaltglied samt Verdrehsystem relativ zum Riegel in Startstellung, Mittelstellung und Endstellung, 9 in a schematic representation of the switching element including twisting relative to the bolt in the starting position, middle position and end position,
10 weitere Details des Schaltglieds, des Riegels und des Verdrehsystems der ersten Ausführungsvariante und des Zusammenwirkens dieser Teile, 10 Further details of the switching element, the bolt and the torsion system of the first embodiment and the interaction of these parts,
11 eine Abfolge der Relativpositionen zwischen Schaltglied, Riegel, Verdrehsystem bei der Verstellung von der verriegelten Mittelstellung zur Startstellung, 11 a sequence of relative positions between switching element, bolt, twisting system during the adjustment from the locked center position to the starting position,
12 eine Abfolge der Relativpositionen zwischen Schaltglied, Riegel, Verdrehsystem bei der Verstellung von der Startstellung zur verriegelten Mittelstellung. 12 a sequence of relative positions between switching element, bolt, twisting system in the adjustment of the starting position to the locked center position.
Die 13 bis 16 beziehen sich auf eine zweite Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen schaltbaren Kupplung mit Zahnkupplung und Sperrsynchronisierung, The 13 to 16 refer to a second embodiment of the switchable clutch according to the invention with gear coupling and lock synchronization,
Hierzu zeigen: Show:
13 einen Vollschnitt durch die zweite Ausführungsvariante zur Kennzeichnung der wichtigsten Bauteile, 13 a full section through the second embodiment for the identification of the most important components,
14 weitere Details der zweiten Ausführungsvariante, 14 further details of the second embodiment,
15 eine prinzipielle Darstellung, wie das Schaltglied, der Riegel und das Verdrehsystem der zweiten Ausführungsvariante zusammen wirken, 15 a schematic representation of how the switching element, the latch and the torsion system of the second embodiment interact,
16 eine Abfolge der Relativpositionen zwischen Schaltglied, Riegel und Verdrehsystem bei der Verstellung von der verriegelten Mittelstellung zur Startstellung. 16 a sequence of relative positions between switching element, latch and twisting system in the adjustment of the locked center position to the starting position.
Die 17 bis 20 beziehen sich auf eine dritte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen schaltbaren Kupplung mit zweiseitig wirkender Reibungskupplung. The 17 to 20 refer to a third embodiment of the switchable coupling according to the invention with a double-acting friction clutch.
Hierzu zeigen: Show:
17 einen Vollschnitt durch die dritte Ausführungsvariante zur Kennzeichnung der wichtigsten Bauteile, 17 a full section through the third embodiment for the identification of the most important components,
18 weitere Details der dritten Ausführungsvariante, 18 further details of the third embodiment,
19 eine prinzipielle Darstellung, wie das Schaltglied, der Riegel und das Verdrehsystem der dritten Ausführungsvariante zusammen wirken, 19 a schematic representation of how the switching element, the latch and the torsion system of the third embodiment cooperate,
20 eine Abfolge der Relativpositionen zwischen Schaltglied, Riegel und Verdrehsystem bei der Verstellung von der verriegelten Mittelstellung zur Startstellung. 20 a sequence of relative positions between switching element, latch and twisting system in the adjustment of the locked center position to the starting position.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen schaltbaren Kupplung 1. Sie wirkt hier zwischen einem als Riemenscheibe ausgeführten Antriebselement 2 und einem als Abtriebswelle ausgeführten Abtriebselement 3. 2 zeigt die gleiche Ausführungsvariante in einer vereinfachten Prinzipdarstellung, um die Anordnung der Bauteile und deren Zusammenwirken klarer zu erläutern. 1 shows a first embodiment of the switchable coupling according to the invention 1 , It acts here between a running as a pulley drive element 2 and an output element designed as an output shaft 3 , 2 shows the same embodiment in a simplified schematic representation to more clearly explain the arrangement of the components and their interaction.
Diese schaltbare Kupplung 1 kann in dieser Form zum schaltbaren Antrieb z.B. eines Klimakompressors in einem Fahrzeug genutzt werden. Zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs soll ein Klimakompressor nur bei Bedarf an den Riementrieb für Nebenaggregate angekoppelt werden können. In vielen Betriebssituationen kann jedoch der Klimakompressor bei geöffneter Kupplung abgeschaltet und stillgesetzt werden. Die schaltbare Kupplung soll dabei so ausgestaltet sein, dass sie nur für die Umschaltungen aktiv mit Hilfsenergie betätigt werden muss, sich danach aber in beiden Schaltzuständen, „Kupplung = offen“ und „Kupplung = geschlossen“ selbst hält. This switchable clutch 1 can be used in this form for switchable drive, for example, an air conditioning compressor in a vehicle. To reduce fuel consumption, an air conditioning compressor should only be able to be coupled to the belt drive for ancillaries when needed. In many operating situations, however, the air conditioning compressor can be switched off and stopped when the clutch is open. The switchable clutch should be designed so that it must be actively operated only for the switching with auxiliary power, but then holds itself in both switching states, "clutch = open" and "clutch = closed".
Die schaltbare Kupplung 1 beinhaltet einen Elektromagneten 50 als Aktuator 5. Alternativ ist hier auch ein hydraulischer Aktuator möglich, der in die gleiche Kraftrichtung wirkt. Der Aktuator 5 sitzt in einem Gehäuse 0, auf dem das Antriebselement 2 gelagert ist. The switchable clutch 1 includes an electromagnet 50 as an actuator 5 , Alternatively, here also a hydraulic actuator is possible, which acts in the same direction of force. The actuator 5 sits in a housing 0 on which the drive element 2 is stored.
Das Kupplungssystem 4 dieser schaltbaren Kupplung beinhaltet auf der einen Seite, in 2 auf der linken Seite, eine Reibungskupplung zum Ansynchronisieren von Antriebselement 2 und Abtriebselement 3 und auf der anderen Seite, in 2 auf der rechten Seite, eine Zahnkupplung für die dauerhafte Kopplung von Antriebselement 2 und Abtriebselement 3 ohne weitere Belastungen für den Aktuator. Diese beiden Kupplungsteile sind im Prinzip aus dem Stand der Technik bekannt. The coupling system 4 This switchable clutch includes on the one hand, in 2 on the left side, a friction clutch for synchronizing drive element 2 and output element 3 and on the other hand, in 2 on the right side, a toothed coupling for the permanent coupling of drive element 2 and output element 3 without additional load on the actuator. These two coupling parts are known in principle from the prior art.
Die Reibungskupplung, auf der linken Seite in 2, umfasst unter anderem eine fest mit dem Antriebselement 2 verbundene Kupplungslamelle 40 und eine zu dem Schaltglied 6 gehörende Reiblamelle 41. Die Zahnkupplung, auf der rechten Seite in 2, umfasst eine mit dem Antriebselement 2 fest verbundene Schaltverzahnung 42 und eine mit dem Schaltglied 6 verbundene Kupplungsmuffe 43. The friction clutch, on the left in 2 , Among other things, includes a fixed to the drive element 2 connected clutch plate 40 and one to the switching member 6 belonging friction plate 41 , The gear coupling, on the right in 2 , includes one with the drive element 2 firmly connected shift toothing 42 and one with the switching element 6 connected coupling sleeve 43 ,
Das aus mehreren fest miteinander verbundenen Einzelteilen bestehende Schaltglied 6 ist innerhalb der schaltbaren Kupplung axial beweglich und kann in allen axialen Positionen Drehmoment auf das Abtriebselement 3 übertragen. Zu diesem Zweck ist, wie in 2 gezeigt, ein elastisches Betätigungselement 10 vorgesehen, das in dieser Ausführungsvariante, wie in 6 im Detail dargestellt, aus einem gestanzten Federblech 45 besteht, das an Haltearmen 46, die mit einem äußeren Rand 47 in Verbindung stehen, fest mit dem Schaltglied 6 verbunden ist. Auf einem inneren Rand 48 ist es mit einem Muffenträger 38 verbunden, der über eine Zahnwellenverbindung mit dem Abtriebselement 3 in einem drehfesten Eingriff steht und der in axialer Richtung über Sicherungsringe oder alternativ eine Verschraubung auf dem Abtriebselement 3 gehalten ist. Die beiden Ränder 47 und 48 des Federbleches 45 sind über elastische Speichen 49 miteinander verbunden. The existing of several firmly interconnected parts switching element 6 is axially movable within the shiftable clutch and can in all axial positions torque on the output member 3 transfer. For this purpose, as in 2 shown an elastic actuator 10 provided in this embodiment, as in 6 shown in detail, from a stamped spring plate 45 consists of holding arms 46 that with an outer edge 47 in communication, fixed to the switching element 6 connected is. On an inner edge 48 it is with a sleeve carrier 38 connected, via a spline connection with the output element 3 is in a rotationally fixed engagement and in the axial direction via retaining rings or alternatively a screw on the output member 3 is held. The two edges 47 and 48 of the spring plate 45 are over elastic spokes 49 connected with each other.
Das elastische Betätigungselement 10 übt auf das Schaltglied 6 eine axiale Kraft, in 2 nach rechts, aus, die die Kupplungsmuffe 43 in Richtung zum Eingriff mit der Schaltverzahnung 42 drückt. Die Kraft des vorzugsweise magnetischen Aktuators 5 wirkt dem entgegen und zieht die Reiblamelle 41 gegen die Kupplungslamelle 40. The elastic actuator 10 applies to the switching element 6 an axial force, in 2 to the right, out, which is the coupling sleeve 43 in the direction of engagement with the shift toothing 42 suppressed. The force of the preferably magnetic actuator 5 counteracts this and pulls the friction plate 41 against the clutch plate 40 ,
Die 8a bis 8c zeigen diese schaltbare Kupplung 1 in drei verschiedenen Schaltstellungen 7, 8 und 9, die sich durch die axiale Position des Schaltglieds 6 und den Deformationszustandes des elastischen Betätigungselements 10 unterscheiden. In 8a wird das Schaltglied 6 durch den Aktuator 5 gegen die axiale Kraft des elastischen Betätigungselements 10 nach links in eine Endstellung 9 gezogen, so dass die Reibungskupplung aktiv ist. In 8b befindet sich das Schaltglied 6 in einer Mittelstellung 8, bei der weder die Reibungskupplung noch die Zahnkupplung aktiv sind. In 8c befindet sich das Schaltglied 6 in einer Startstellung 7, bei der die Zahnkupplung geschlossen ist und ein Drehmoment von dem Antriebselement 2 über die Schaltverzahnung 42 und die Kupplungsmuffe 43, das elastische Betätigungs-element 10 und den Muffenträger 38 zum Abtriebselement 3 übertragen wird. The 8a to 8c show this switchable coupling 1 in three different positions 7 . 8th and 9 , which is due to the axial position of the switching element 6 and the deformation state of the elastic actuator 10 differ. In 8a becomes the switching element 6 through the actuator 5 against the axial force of the elastic actuator 10 to the left into an end position 9 pulled, so that the friction clutch is active. In 8b is the switching element 6 in a middle position 8th in which neither the friction clutch nor the gear coupling are active. In 8c is the switching element 6 in a starting position 7 in which the toothed clutch is closed and a torque from the drive element 2 over the gearing 42 and the coupling sleeve 43 , the elastic actuating element 10 and the sleeve carrier 38 to the output element 3 is transmitted.
Mit den erfindungsgemäßen Merkmalen der schaltbaren Kupplung 1 wird das Ziel erreicht, durch ein erstes Aktivieren des Aktuators 5 das Schaltglied 6 aus der Mittelstellung 8 in die Endstellung 9 zu bewegen und nach dem Deaktivieren des Aktuators 5 die Rückbewegung des Schaltglieds 6 durch die Axialkraft aus dem elastischen Betätigungselement 10 bis in die Startstellung 7 zu ermöglichen. Bei der nächsten Aktivierung des Aktuators 5 wird das Schaltglied 6 zuerst wieder in die Endstellung 9 bewegt, um danach nach dem Deaktivieren des Aktuators 5 die Bewegung des Schaltglieds 6 wieder in der Mittelstellung 8 zu begrenzen. With the features of the switchable coupling according to the invention 1 the goal is achieved by first activating the actuator 5 the switching element 6 from the middle position 8th in the final position 9 to move and after disabling the actuator 5 the return movement of the switching element 6 by the axial force from the elastic actuator 10 to the starting position 7 to enable. At the next activation of the actuator 5 becomes the switching element 6 first back to the end position 9 then after deactivating the actuator 5 the movement of the switching element 6 again in the middle position 8th to limit.
Dazu ist, wie in 2 zu sehen, ein in Umfangsrichtung verdrehbarer Riegel 11 vorgesehen, der, wie auch in 10 dargestellt ist, in axialer Richtung durch einen ersten Anschlag 12 und einen zweiten Anschlag 13 auf dem Muffenträger 38 gehalten wird. This is how in 2 to see a rotatable in the circumferential direction latch 11 provided, as well as in 10 is shown, in the axial direction by a first stop 12 and a second stop 13 on the sleeve carrier 38 is held.
Durch die wiederholte axiale Bewegung des Schaltglieds 6 in Folge der Aktivierung des Aktuators 5 und durch ein in dieser Ausführungsvariante mit dem Schaltglied 6 verbundenes Verdrehsystem 23 wird der Riegel in zyklischer Folge in solche Relativpositionen 16 und 18 zum Schaltglied 6 verdreht, dass einmal die axiale Bewegung des Schaltglieds 6 in Folge der Axialkraft aus dem elastischen Betätigungselement 10 in der Mittelstellung 8 begrenzt ist und dass beim nächsten Mal die axiale Bewegung des Schaltglieds 6 bis zur Startstellung 7 möglich ist. Due to the repeated axial movement of the switching element 6 as a result of activation of the actuator 5 and by a in this embodiment with the switching element 6 connected twisting system 23 The bar is in cyclic order in such relative positions 16 and 18 to the switching element 6 twisted that once the axial movement of the switching element 6 as a result of the axial force from the elastic actuator 10 in the middle position 8th is limited and that the next time the axial movement of the switching element 6 to the starting position 7 is possible.
Um das zu erreichen hat der Riegel 11, wie dies in 4 gezeigt ist, mehrere kurze Riegelzähne 52 und mehrere lange Riegelzähne 53, wobei die kurzen Riegelzähne 52 zu den langen Riegelzähnen 53 um jeweils einen Teilungswinkel 20 versetzt sind. Die langen Riegelzähne 53 stehen in radialer Richtung etwas weiter aus dem Grundkörper des Riegels 11 heraus und bilden stirnseitig je einen Riegelanschlag 15. Gegen diese Riegelanschläge 15 kann das Schaltglied 6 mit Schaltgliedanschlägen 14 anschlagen, um die Bewegung des Schaltglieds 6 in der Mittelstellung 8 zu begrenzen. Wie in der 3 dargestellt befinden sich diese Schaltgliedanschläge 14 in dieser Ausführungsvariante auf radialen, nach innen weisenden Anschlagszähnen 51 an der mit dem Schaltglied 6 verbundenen Reiblamelle 41. To achieve this, the bolt has 11 like this in 4 shown is several short latch teeth 52 and several long bar teeth 53 , where the short latch teeth 52 to the long bar teeth 53 in each case one pitch angle 20 are offset. The long bolt teeth 53 are in the radial direction slightly further from the main body of the bolt 11 out and form the front each a bolt stop 15 , Against these bolt stops 15 can the switching element 6 with contactor stops 14 strike to the movement of the switching element 6 in the middle position 8th to limit. Like in the 3 represented are these contactor stops 14 in this embodiment on radial, inwardly facing stop teeth 51 at the with the switching element 6 connected friction plate 41 ,
In den 3, 5 und 10 sind die Einzelheiten des in dieser Ausführungsvariante mit dem Schaltglied 6 verbundenen Verdrehsystems 23 dargestellt. Das Hauptelement des Verdrehsystems 23 ist ein in den 5a und 5b dargestellter elastischer Verdreher 54 mit mehreren damit verbundenen Federzungen 55 als federnde Verdrehelemente 25 und 29 sowie mit angeschrägten Endstücken 56 als Träger der Wirkflächen 24 und 28 des Verdrehsystems 23. Die Federzungen 55 für die federnden Verdrehelemente 25 mit den schrägen Wirkflächen 24 sind zu den Federzungen 55 für die federnden Verdrehelemente 29 mit den schrägen Wirkflächen 28 um einen Teilungswinkel der Wirkflächen 57 in Umfangsrichtung zu einander versetzt angeordnet. Die angeschrägten Endstücke 56 mit den Wirkflächen 24 des Verdrehsystems 23 und die angeschrägten Endstücke 56 mit den Wirkflächen 28 des Verdrehsystems 23 sind zur Hauptebene des Verdrehers 54 in entgegengesetzter Richtung geneigt. In the 3 . 5 and 10 are the details of this embodiment with the switching element 6 connected twisting system 23 shown. The main element of the twisting system 23 is one in the 5a and 5b illustrated elastic twist 54 with several associated spring tongues 55 as resilient torsion elements 25 and 29 as well as with bevelled end pieces 56 as a carrier of the active surfaces 24 and 28 of the twisting system 23 , The spring tongues 55 for the resilient torsion elements 25 with the sloping active surfaces 24 are to the spring tongues 55 for the resilient torsion elements 29 with the sloping active surfaces 28 by a pitch angle of the active surfaces 57 arranged offset in the circumferential direction to each other. The bevelled end pieces 56 with the active surfaces 24 of the twisting system 23 and the beveled Tails 56 with the active surfaces 28 of the twisting system 23 are to the main plane of the twister 54 inclined in the opposite direction.
Aus den 9 bis 12 wird das Zusammenwirken des mit dem Schaltglied 6 verbundenen Verdrehsystems 23 mit dem Riegel 11 deutlich. In diesen Figuren ist das Schaltglied 6 samt dem damit verbundenen elastischen Verdreher 54 mit seinen Federzungen 55 und Endstücken 56 funktional dargestellt, und zwar als U-förmiges Teil mit daran angebundenen federnden Verdrehelementen 25 und 29 sowie den Wirkflächen des Verdrehsystems 24 und 28. Der Riegel 11 ist zwischen den axialen Anschlägen 12 und 13 geführt. Auf dem Riegel sind die Riegelzähne 52 und 53 mit ihren unterschiedlichen Zahnlängen als jeweils umrissene und gefüllte Elemente, wie auch in 4 dargestellt, zu erkennen. From the 9 to 12 is the interaction of the with the switching element 6 connected twisting system 23 with the latch 11 clear. In these figures, the switching element 6 including the associated elastic twist 54 with its spring tongues 55 and tails 56 shown functionally, as a U-shaped part with attached resilient torsion elements 25 and 29 as well as the active surfaces of the twisting system 24 and 28 , The bolt 11 is between the axial stops 12 and 13 guided. On the bar are the bolt teeth 52 and 53 with their different tooth lengths as each outlined and filled elements, as well as in 4 shown to recognize.
In den 9b und 10 befindet sich das Schaltglied 6 mit dem Verdrehsystem 23 in der Mittelstellung 8. Das Schaltglied 6 drückt mit seinem Schaltgliedanschlag 14 vor den Riegelanschlag 15 an einem langen Riegelzahn 53 und verhindert so ein Ausrücken des Schaltglieds 6 in die Startstellung 7. Die federnden Verdrehelemente 29 mit den schrägen Wirkflächen 28 sind in Riegelnuten zwischen zwei Riegelzähnen 52 und 53 kraftfrei eingerückt. Diese Riegelzähne bilden hier zweite formschlüssige Sicherungselemente 34 am Riegel, die in dieser Stellung mit zweiten formschlüssigen Sicherungselementen 35 am Schaltglied in Eingriff stehen, die in dieser Ausführungsvariante von den Stirnflächen der schrägen Endstücke für die Wirkflächen 28 gebildet werden. Die federnden Verdrehelemente 25 mit den schrägen Wirkflächen 24 liegen von der anderen Seite kraftfrei außerhalb des Riegels 11, hier vor einem kurzen Riegelzahn 52. In the 9b and 10 is the switching element 6 with the twisting system 23 in the middle position 8th , The switching element 6 pushes with its contactor stop 14 in front of the bolt stop 15 on a long bolt tooth 53 and thus prevents disengagement of the switching element 6 in the starting position 7 , The resilient torsion elements 29 with the sloping active surfaces 28 are in locking grooves between two locking teeth 52 and 53 indented force-free. These locking teeth form here second positive locking elements 34 on the bolt, in this position with second positive locking elements 35 engage on the switching member, in this embodiment of the end faces of the oblique end pieces for the active surfaces 28 be formed. The resilient torsion elements 25 with the sloping active surfaces 24 lie outside the bar without force from the other side 11 , here in front of a short bolt tooth 52 ,
Die 9a bzw. 9c zeigen die Eingriffssituationen zwischen dem Schaltglied 6 mit Verdrehsystem 23 und dem Riegel 11 in der Endstellung 9 des Schaltglieds 6 bzw. in der Startstellung 7 des Schaltglieds. The 9a respectively. 9c show the engagement situations between the switching element 6 with twisting system 23 and the bar 11 in the final position 9 of the switching element 6 or in the starting position 7 of the switching element.
Die 11a bis 11f zeigen die Abfolge der Relativpositionen zwischen dem Schaltglied 6 mit Verdrehsystem 23 und dem Riegel 11 zwischen seinen axialen Anschlägen. In 11a befindet sich das Schaltglied 6 in der Schaltmittelstellung 8, genauso wie in den 9b und 10. Durch Aktivierung des Aktuators 5 wird das Schaltglied 6 entgegen der Kraft aus dem elastischen Betätigungselement 10 nach links bewegt bis in 11b die schrägen Wirkflächen 24 an den federnden Verdrehelementen 25 auf Riegelzähne, hier kurze Riegelzähne 52 treffen. Die federnden Verdrehelemente 29 mit den schrägen Wirkflächen 28 befinden sich dann immer noch als zweite formschlüssige Sicherungselemente 35 des Schaltglieds 6 im Eingriff mit den durch die beiden benachbarten Riegelzähne gebildeten zweiten formschlüssigen Sicherungselementen 34 am Riegel, und zwar so, dass die Kräfte von den schrägen Wirkflächen 24 auf erste schräge Formelemente 26 am Riegel 11, hier die Kanten an kurzen Riegelzähne 52, den Riegel noch nicht in Umfangsrichtung, in 11 nach unten, verdrehen können. The 11a to 11f show the sequence of relative positions between the switching element 6 with twisting system 23 and the bar 11 between its axial stops. In 11a is the switching element 6 in the switching center position 8th , as well as in the 9b and 10 , By activation of the actuator 5 becomes the switching element 6 against the force from the elastic actuator 10 moved to the left until 11b the oblique effective surfaces 24 on the resilient torsion elements 25 on bolt teeth, here short bolt teeth 52 to meet. The resilient torsion elements 29 with the sloping active surfaces 28 are then still as a second positive locking elements 35 of the switching element 6 in engagement with the second positive locking elements formed by the two adjacent locking teeth 34 on the bolt, in such a way that the forces of the oblique active surfaces 24 on first oblique shaped elements 26 at the bar 11 , here the edges on short lock teeth 52 , the bolt is not yet in the circumferential direction, in 11 down, can twist.
Bei weiterem Verschieben des Schaltglieds 6 in Richtung Schaltendstellung 9 werden die federnden Verdrehelemente 25 weiter belastet. Dadurch steigt auch die seitliche Kraft auf die zweiten formschlüssigen Sicherungselemente 34 und 35. Um die damit in Verbindung stehenden Federzungen (zweite federnde Verdrehelemente 29 und zweite Wirkflächen 28) gegen die Reibkraft im Kontakt mit den Riegelzähnen heraus bewegen zu können, werden diese Federzungen durch einen axialen Anschlag 59 an den Federblechen 45 an einem weiteren Ausfedern gehindert. Aus 6 geht hervor, wie die axialen Anschläge 59 für diese Federzungen (29 und 28) durch Ausstanzungen aus dem Federblech 45 für das elastische Betätigungselement 10 gewonnen werden. Upon further displacement of the switching element 6 towards switching end position 9 become the resilient torsion elements 25 further burdened. This also increases the lateral force on the second positive locking elements 34 and 35 , To the associated spring tongues (second resilient torsion elements 29 and second active surfaces 28 ) to be able to move against the frictional force in contact with the locking teeth out, these spring tongues by an axial stop 59 on the spring plates 45 prevented from further rebound. Out 6 goes out like the axial stops 59 for these spring tongues ( 29 and 28 ) by punching out of the spring plate 45 for the elastic actuator 10 be won.
In 11c und 9a ist das Schaltglied 6 durch die Kraft aus dem Aktuator 5 bis in die Endstellung 9 bewegt worden. Dabei sind die federnden Verdrehelemente 29 samt der schrägen Wirkflächen 28 komplett aus dem Riegel 11 herauszogen worden. Die Kräfte an den zuvor vorgespannten federnden Verdrehelementen 25 können nun über die schrägen Wirkflächen 24 so auf die schrägen Formelemente 26 am Riegel, hier an den kurzen Riegelzähne 52, einwirken, dass der Riegel in Umfangsrichtung, in 11c nach unten, um einen ersten Teilwinkel 21 verdreht wird. Dadurch können die federnden Verdrehelemente 25 samt Wirkflächen 24 komplett zwischen zwei Riegelzähne 52 und 53 einfahren. Die Stirnseiten der schrägen Endstücke für die Wirkflächen 24 bilden hier die ersten formschlüssigen Sicherungselemente 33 am Schaltglied 6 und die Riegelzähne bilden zweite formschlüssigen Sicherungselemente 32 am Riegel, die in dieser axialen Relativstellung so ineinander eingriffen, dass sich der Riegel 11 nicht weiter in Umfangsrichtung verschieben lässt. In 11c and 9a is the switching element 6 by the force from the actuator 5 to the end position 9 been moved. Here are the resilient torsion elements 29 including the oblique effective surfaces 28 completely out of the bar 11 pulled out. The forces on the previously biased resilient torsion elements 25 can now over the oblique effective surfaces 24 so on the oblique features 26 at the bar, here at the short bar teeth 52 , act, that the bolt in the circumferential direction, in 11c down to a first partial angle 21 is twisted. This allows the resilient torsion elements 25 including active surfaces 24 completely between two bar teeth 52 and 53 retract. The front sides of the oblique end pieces for the active surfaces 24 here form the first positive locking elements 33 on the switching element 6 and the locking teeth form second positive locking elements 32 on the bolt, which in this axial relative position interlocked so that the bolt 11 can not be moved further in the circumferential direction.
Die geometrische Bedingung für den korrekten Kontakt zwischen den Wirkflächen 24 des mit dem Schaltglied 6 verbundenen Verdrehsystems 23 und den schrägen Formelementen 26 am Riegel in dieser Ausführungsvariante ist, dass der Teilungswinkel 57 zwischen den ersten formschlüssigen Sicherungselementen 33 und den zweiten formschlüssigen Sicherungselementen 35 am Schaltglied 6 plus dem ersten Teilwinkel 21 oder minus dem zweiten Teilwinkel 22 ein ganzzahliges Vielfaches des Teilungswinkels 20 zwischen den Relativpositionen 16 und 18 ist. Dabei ist hier zu berücksichtigen, dass der Versatzwinkel 44 zwischen den ersten formschlüssigen Sicherungselementen 32 und den zweiten formschlüssigen Sicherungselementen 34 am Riegel 11 Null ist, da diese von koaxialen Nuten im Riegel gebildet werden. The geometric condition for the correct contact between the active surfaces 24 of the with the switching element 6 connected twisting system 23 and the oblique features 26 On the bolt in this embodiment is that the pitch angle 57 between the first positive locking elements 33 and the second positive locking elements 35 on the switching element 6 plus the first partial angle 21 or minus the second partial angle 22 an integer multiple of the pitch angle 20 between the relative positions 16 and 18 is. It should be noted here that the offset angle 44 between the first positive locking elements 32 and the second positive locking elements 34 at the bar 11 Zero is because these are formed by coaxial grooves in the bar.
Wird nun der Aktuator 5 deaktiviert, so wirkt auf das Schaltglied 6 in axialer Richtung nur die Kraft aus dem elastischen Betätigungselement 10, um das Schaltglied 6 in Richtung zur Startstellung 7 zu bewegen. In 11d ist dargestellt, dass dabei die zuvor entspannten ersten federnden Verdrehelemente 25 durch einen axialen Anschlag 58 an der Kupplungsmuffe 43 ohne weitere Ausfederung aus dem Riegel 11 herausgezogen werden können. Dieser Anschlag 58 ist, wie in 7 dargestellt, eine Anschlagsfläche auf der Kupplungsmuffe 43. Will now be the actuator 5 deactivated, acts on the switching element 6 in the axial direction, only the force from the elastic actuator 10 to the switching element 6 towards the starting position 7 to move. In 11d is shown that while the previously relaxed first resilient torsion elements 25 by an axial stop 58 on the coupling sleeve 43 without further rebound from the bar 11 can be pulled out. This stop 58 is how in 7 shown, a stop surface on the coupling sleeve 43 ,
Die zweiten Wirkflächen 28 des Verdrehsystems 23, die mit den zweiten federnden Verdrehelemente 29 verbunden sind, kommen bei dieser Bewegung des Schaltglieds 6 in Kontakt mit zweiten schrägen Formelementen 30 am Riegel, hier an den langen Riegelzähnen 53 des Riegels, und werden dabei vorgespannt. Um den federnden Verdrehelementen ausreichend Federweg zu ermöglichen, hat die in dieser Ausführungsvariante hier angrenzende Kupplungsmuffe örtliche Aussparungen, die in den 3b und 7 zu erkennen sind. The second active surfaces 28 of the twisting system 23 that with the second resilient torsion elements 29 are connected, come with this movement of the switching element 6 in contact with second oblique features 30 at the bar, here at the long bar teeth 53 of the bolt, and are thereby biased. In order to allow the resilient torsion elements sufficient spring travel, the coupling sleeve adjoining here in this embodiment variant has local recesses which are located in the 3b and 7 can be seen.
Die federnden Verdrehelemente 25 mit den schrägen Wirkflächen 24 und den dadurch gebildeten ersten formschlüssigen Sicherungselementen 33 am Schaltglied befinden sich dann aber immer noch im seitlichen Kontakt mit den ersten formschlüssigen Sicherungselementen 32 am Riegel 11, und zwar so, dass die Kräfte von den schrägen Wirkflächen 28 auf die schrägen Formelemente 30 am Riegel 11 den Riegel noch nicht in Umfangsrichtung, in 11d nach unten, verdrehen können. Bei weiterem Verschieben des Schaltglieds 6 in Richtung Schaltstartstellung 7 werden die federnden Verdrehelemente 29 weiter belastet. Dadurch steigt auch die seitliche Kraft auf die ersten formschlüssigen Sicherungselemente 32 und 33. The resilient torsion elements 25 with the sloping active surfaces 24 and the first positive locking elements formed thereby 33 but then still be in lateral contact with the first positive locking elements on the switching element 32 at the bar 11 , in such a way that the forces of the oblique active surfaces 28 on the oblique shape elements 30 at the bar 11 not yet in the circumferential direction, in 11d down, can twist. Upon further displacement of the switching element 6 in the direction of shift start position 7 become the resilient torsion elements 29 further burdened. This also increases the lateral force on the first positive locking elements 32 and 33 ,
Sobald, wie in 11e gezeigt, die Federzungen mit den schrägen Endstücken für die Wirkflächen 24 und die zweiten formschlüssigen Sicherungselemente am Schaltglied 35 komplett aus dem Riegel 11 ausgerückt sind, kann die Kraft von den schrägen Wirkflächen 28 auf die zweiten schrägen Formelemente 30 am Riegel 11, hier an den langen Riegelzähnen 53, den Riegel 11 in Umfangsrichtung, in 11e nach unten, weiter um einen zweiten Teilwinkel 22 verdrehen, bis die schrägen Endstücke mit den Wirkflächen 28 und ersten formschlüssigen Sicherungselemente 33 wieder komplett in die Riegelnuten zwischen zwei Riegelzähne eingefahren sind. In dieser Relativstellung 18 zwischen dem Schaltglied 6 und dem Riegel 11 trifft nun das Schaltglied 6 mit seinem Schaltgliedanschlag 14 auf dem Anschlagszahn 51 nicht auf einen Riegelanschlag 15 an einem langen Riegelzahn 53, sondern es überfährt die kurzen Riegelzähne 52 und durchfährt eine von zwei benachbarten langen Riegelzähnen gebildete Riegelnut 17 (siehe 4), so dass das Schaltglied 6 von dem elastischen Betätigungselement 10 bis in die Startstellung 7 gezogen werden kann. Dabei kommen die schrägen Endstücke mit den Wirkflächen 28 und ersten formschlüssigen Sicherungselemente 33 wieder außer Eingriff mit dem Riegel 11. Um ein ungewolltes weiteres Verdrehen des Riegels 11 in Umfangsrichtung gegenüber dem Schaltglied 6 zu vermeiden, hat das Schaltglied 6 dritte formschlüssige Sicherungselemente 37, hier in Form einer Sicherungslasche 60 am mit dem Schaltglied 6 verbundenen Verdrehsystem 23, die in diesem Schaltzustand zwischen zwei lange Riegelzähne 53 eingreift, die hier dritte formschlüssige Sicherungselemente 36 am Riegel bilden. Alternativ zu der Sicherungslasche 60 könnte auch eine Haltegabel einen der Riegelzähne umfassen. Once, as in 11e shown, the spring tongues with the oblique end pieces for the active surfaces 24 and the second positive locking elements on the switching element 35 completely out of the bar 11 are disengaged, the force of the oblique active surfaces 28 on the second oblique shape elements 30 at the bar 11 , here at the long bar teeth 53 the bolt 11 in the circumferential direction, in 11e down, continue to a second partial angle 22 Twist until the oblique end pieces with the active surfaces 28 and first positive locking elements 33 completely retracted into the locking grooves between two locking teeth. In this relative position 18 between the switching element 6 and the bar 11 now hits the switching element 6 with its contactor stop 14 on the stop tooth 51 not on a latch stop 15 on a long bolt tooth 53 but it passes over the short locking teeth 52 and passes through a locking groove formed by two adjacent long locking teeth 17 (please refer 4 ), so that the switching element 6 from the elastic actuator 10 to the starting position 7 can be pulled. The oblique end pieces come with the active surfaces 28 and first positive locking elements 33 again disengaged with the bolt 11 , To an unwanted further twisting of the bolt 11 in the circumferential direction relative to the switching element 6 to avoid has the switching element 6 third positive locking elements 37 , here in the form of a safety tab 60 on with the switching element 6 connected twisting system 23 , which in this switching state between two long locking teeth 53 engages, here third positive locking elements 36 form at the bar. Alternative to the securing tab 60 could also include a retaining fork one of the locking teeth.
In der Startstellung 7 wird die Bewegung des Schaltglieds 6 durch einen, in 2 gezeigten, Anschlag 19 begrenzt, der in dieser Ausführungsvariante auf einem Deckelblech 39 sitzt, das die schaltbare Kupplung 1 verschließt und schützt. In the starting position 7 becomes the movement of the switching element 6 through one, in 2 shown, stop 19 limited, in this embodiment on a cover plate 39 that sits the shiftable clutch 1 closes and protects.
Die 12a bis 12f zeigen die Abfolge von Schaltstellungen, wenn das Schaltglied 6 durch Aktivierung des Aktuators 5 wieder von der Startstellung 7 in die Endstellung 9 bewegt wird. Dabei wird der Riegel 11 um einen ersten Teilwinkel 21 verdreht. Nach dem Deaktivieren des Aktuators wirkt wiederum nur noch die Kraft des elastischen Betätigungselements 10 in axialer Richtung auf das Schaltglied 6 und zieht dieses wieder in Richtung Startstellung 7. Dabei wird der Riegel 11 noch weiter um einen zweiten Teilwinkel 22 verdreht, so dass das Schaltglied 6 mit den Schaltglied-anschlägen 14 auf den Anschlagszähnen 51 wieder vor die Riegelanschläge 15 an den langen Riegelzähnen 53 stößt. Dadurch wird die Bewegung des Schaltglieds 6 wieder in der Mittelstellung 8 begrenzt. The 12a to 12f show the sequence of switching positions when the switching element 6 by activation of the actuator 5 again from the starting position 7 in the final position 9 is moved. This is the bar 11 around a first partial angle 21 twisted. After deactivation of the actuator, in turn, only the force of the elastic actuating element acts 10 in the axial direction on the switching element 6 and pull this again towards the starting position 7 , This is the bar 11 still further to a second partial angle 22 twisted so that the switching element 6 with the contactor stops 14 on the stop teeth 51 again in front of the bolt stops 15 on the long bar teeth 53 encounters. This will cause the movement of the switching element 6 again in the middle position 8th limited.
13 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen schaltbaren Kupplung 1. Sie wirkt hier ebenfalls zwischen einem als Riemenscheibe ausgeführten Antriebselement 2 und einem als Abtriebswelle ausgeführten Abtriebselement 3. 14 zeigt weitere Details dieser Ausführungsvariante. 13 shows a second embodiment of the switchable coupling according to the invention 1 , It also acts here between a designed as a pulley drive element 2 and an output element designed as an output shaft 3 , 14 shows further details of this embodiment.
Die schaltbare Kupplung 1 hat wieder einen Aktuator 5, vorzugsweise einen Elektromagneten 50. Alternativ ist hier auch ein hydraulischer Aktuator möglich. Der Aktuator sitzt wieder in einem Gehäuse 0, auf dem auch wieder das Antriebselement 2 gelagert ist. Das Kupplungssystem 4 dieser schaltbaren Kupplung beinhaltet eine Zahnkupplung mit Sperrsynchronisierung, wie sie im Prinzip von Pkw-Handschaltgetrieben her bekannt ist. In 13 ist das Kupplungssystem in der Schaltstellung „Kupplung = offen“ dargestellt. Dabei befindet sich das Schaltglied 6 dieser Ausführungsvariante in der Startstellung 7. Um die Kupplung in der in 13 gezeigten Startstellung 7 zu halten, hat die Kupplung ein erstes elastisches Betätigungselement 10a in Form einer geschlitzten Tellerfeder, das, wie in 14 gezeigt, die Kupplungsmuffe 43 gegen den Muffenträger 38 drückt und sich dabei an einer Federstütze 63 abstützt. Der Muffenträger 38 steht über eine Zahnwellenverbindung mit dem Abtriebselement 3 in Eingriff und ist in axialer Richtung über einen Sprengring (alternativ eine Verschraubung) gehalten. An der Kupplungsmuffe 43 ist ein zweites elastisches Betätigungselement 10b, ebenfalls in Form einer geschlitzten Tellerfeder, mit Vorspannung befestigt. Dieses zweite elastische Betätigungselement 10b greift mit seinen geschlitzten Enden in einen Haltering 68, der in Nuten mehrerer Haltenasen 69 am Schaltglied 6 eingeschnappt ist. Das Schaltglied 6 ragt in den Innendurchmesser des Aktuators 5 hinein. Wird der Aktuator 5 aktiviert, so wird das Schaltglied 6 in den 13 und 14 nach links bewegt und spannt dabei die elastischen Betätigungselemente 10a und 10b. The switchable clutch 1 has an actuator again 5 , preferably an electromagnet 50 , Alternatively, a hydraulic actuator is also possible here. The actuator is again in a housing 0 , on which again the drive element 2 is stored. The coupling system 4 This shiftable clutch includes a toothed clutch with locking synchronization, as in principle of passenger car Manual transmissions ago is known. In 13 the clutch system is shown in the switching position "clutch = open". This is the switching element 6 this embodiment in the starting position 7 , To the clutch in the in 13 shown starting position 7 To hold, the clutch has a first elastic actuator 10a in the form of a slotted disc spring, which, as in 14 shown the coupling sleeve 43 against the sleeve carrier 38 presses and thereby on a spring support 63 supported. The sleeve carrier 38 is via a spline connection with the output element 3 engaged and is held in the axial direction via a snap ring (alternatively a screw). At the coupling sleeve 43 is a second elastic actuator 10b , also in the form of a slotted plate spring, fixed with bias. This second elastic actuator 10b engages with its slotted ends in a retaining ring 68 which is in grooves of several retaining lugs 69 on the switching element 6 is snapped. The switching element 6 protrudes into the inner diameter of the actuator 5 into it. Will the actuator 5 activated, then the switching element 6 in the 13 and 14 moves to the left and clamps the elastic actuators 10a and 10b ,
14 zeigt die obere Hälfte der schaltbaren Kupplung in der Endstellung 9. Zur Verdeutlichung der Funktionsweise ist die Verbindungsstelle zwischen dem zweiten elastischen Betätigungselement 10b und dem Schaltglied 6 auch noch einmal in der Startstellung 7 dargestellt. In der Startstellung 7 ist das erste elastische Betätigungselement 10a maximal entspannt und das zweite elastische Betätigungselement 10b liegt vorgespannt an der Kupplungsmuffe 43 an. Diese Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Kupplung ist dann im Schaltzustand „Kupplung = offen“. Durch Aktivierung des Aktuators 5 wird das Schaltglied 6 nach links bewegt bis in die Schaltendstellung 9. Auf dem Weg von der Startstellung 7 zur Endstellung 9 wird zuerst das erste elastische Betätigungselement 10a deformiert, da das zweite elastische Betätigungselement 10b bis zum Erreichen der Vorspannkraft an der Kupplungsmuffe 43 anliegt. Die Kupplungsmuffe 43 wird dabei nach links bewegt. Dabei nimmt sie über z.B. drei am Umfang der Kupplungsmuffe 43 verteilte Federbleche 64 den Synchronring 65 mit der Sperrverzahnung 66 mit. Sobald der Synchronring 65 einen Reibkonus 67 am Antriebselement 2 berührt, verdreht der Synchronring 65 um wenige Winkelgrade innerhalb des Spiels, das ihm eine entsprechende Nut im Muffenträger 38 ermöglicht, und kommt in Sperrstellung. In dieser Sperrstellung wirkt die Betätigungskraft vom Schaltglied 6 über die elastischen Betätigungselemente 10a, 10b und die Kupplungsmuffe 43 und drückt diese vor den Synchronring 65 und diesen gegen den Reibkonus 67. Daraus entsteht ein Synchronisationsdrehmoment, das die abtriebsseitigen Bauteile an die Drehzahl der antriebsseitigen Bauteile ansynchronisiert. Sobald synchrone Drehzahlen von Reibkonus 67 und Synchronring 65 erreicht sind, verschwindet das Synchronisationsdrehmoment zwischen diesen Bauteilen. Die Kupplungsmuffe 43 kann nun über die angeschrägte Sperrverzahnung 66 den Synchronring 65 ein wenig zurück verdrehen und durch die Sperrverzahnung 66 hindurchgleiten. Danach trifft sie auf die mit gleicher Drehzahl drehende Schaltverzahnung 42 und greift in diese ein. Das Schaltglied 6 befindet sich dann in der Mittelstellung 8. 14 shows the upper half of the switchable coupling in the end position 9 , To clarify the operation, the connection point between the second elastic actuating element 10b and the switching element 6 also once again in the starting position 7 shown. In the starting position 7 is the first elastic actuator 10a maximum relaxed and the second elastic actuator 10b is biased on the coupling sleeve 43 at. This embodiment of the coupling according to the invention is then in the switching state "clutch = open". By activation of the actuator 5 becomes the switching element 6 moved to the left until the final switching position 9 , On the way from the starting position 7 to the end position 9 First, the first elastic actuator 10a deformed because the second elastic actuator 10b until reaching the preload force on the coupling sleeve 43 is applied. The coupling sleeve 43 is moved to the left. It takes about three, for example, on the circumference of the coupling sleeve 43 distributed spring plates 64 the synchronizer ring 65 with the locking teeth 66 With. As soon as the synchronizer ring 65 a friction cone 67 on the drive element 2 touched, twisted the synchronizer ring 65 by a few degrees within the game, giving him a corresponding groove in the sleeve carrier 38 allows, and comes in locked position. In this blocking position, the actuating force acts from the switching element 6 over the elastic actuators 10a . 10b and the coupling sleeve 43 and pushes it in front of the synchronizer ring 65 and this against the Reibkonus 67 , This results in a synchronization torque that ansynchronisiert the output-side components to the speed of the drive-side components. As soon as synchronous speeds of friction cone 67 and synchronizer ring 65 are reached, the synchronization torque disappears between these components. The coupling sleeve 43 can now on the tapered locking teeth 66 the synchronizer ring 65 Turn it back a little and through the locking teeth 66 slide through. After that, it hits the gearshift toothing rotating at the same speed 42 and intervene in this. The switching element 6 is then in the middle position 8th ,
Nach dem Einriegeln der Kupplungsmuffe 43 in die Schaltverzahnung 42 wird das Schaltglied 6 noch weiter nach links bis in die Endstellung 9 bewegt. Die dazu nötige Betätigungskraft ist größer als die Vorspannkraft des zweiten elastischen Betätigungselements 10b. Das führt zu einer elastischen Deformation dieses zweiten elastischen Betätigungselements 10b und damit zu einer Energiespeicherung in dieses Element. After locking the coupling sleeve 43 in the gearing 42 becomes the switching element 6 even further to the left to the end position 9 emotional. The necessary actuating force is greater than the biasing force of the second elastic actuating element 10b , This leads to an elastic deformation of this second elastic actuating element 10b and thus to an energy storage in this element.
Während seiner axialen Bewegung steht das Schaltglied 6 in einem komplexen Eingriff mit einem Riegel 11, der sich aber nicht in axialer Richtung verlagern kann, da er mit geringem Spiel zwischen zwei axialen Anschlägen 12 und 13 sitzt. During its axial movement is the switching element 6 in a complex engagement with a bolt 11 but he can not shift in the axial direction, since he with little play between two axial stops 12 and 13 sitting.
15 verdeutlicht die prinzipielle Anordnung von Schaltglied 6, Riegel 11 und Verdrehsystems 23, das in dieser Ausführungsvariante elastisch mit dem Schaltglied 6 verbunden ist. Das Schaltglied 6 hat mindestens eine durch einen ersten Anschlag 71 und einen zweiten Anschlag 72 in Umfangsrichtung orientierte Führungsnut. Diese Anschläge begrenzen den Bewegungsraum eines Zahnringes 70 des Verdrehsystems 23. Der Zahnring 70 wird über die elastischen Federelemente 25 und 29 innerhalb der Anschläge 71 und 72 geführt. 15 illustrates the basic arrangement of switching element 6 , Bars 11 and twisting system 23 that in this embodiment elastic with the switching element 6 connected is. The switching element 6 has at least one by a first stop 71 and a second stop 72 circumferentially oriented guide groove. These stops limit the range of motion of a toothed ring 70 of the twisting system 23 , The toothed ring 70 is about the elastic spring elements 25 and 29 within the stops 71 and 72 guided.
Die 16a bis 16f zeigen die Abfolge der Relativpositionen zwischen dem Schaltglied 6 mit Verdrehsystem 23 und dem Riegel 11 zwischen seinen axialen Anschlägen. The 16a to 16f show the sequence of relative positions between the switching element 6 with twisting system 23 and the bar 11 between its axial stops.
In 16a, wie auch in 15, befindet sich das Schaltglied 6 zum Riegel 11 in einer ersten Relativposition 16 in Umfangsrichtung. Das Schaltglied 6 kann in dieser Relativposition nur bis zu einer Mittelstellung 8 in den Riegel 11 einrücken, bei der diese Ausführungsvariante der schaltbaren Kupplung im Zustand „Kupplung = geschlossen“ ist. In der Mittelstellung 8 trifft das Schaltglied 6 mit einem Schaltgliedanschlag 14 auf einen Riegelanschlag 15 am Riegel. Der Riegel 11 hat zweite formschlüssige Sicherungselemente 34, die in dieser Mittelstellung 8 mit zweiten formschlüssigen Sicherungselementen 35 am Schaltglied 6 in Eingriff stehen. Der Riegelanschlag 15 und die zweiten formschlüssigen Sicherungselemente 34 am Riegel 11 werden zum Teil von den gleichen Wirkflächen am Riegel 11 gebildet. Ebenso werden auch der Schaltgliedanschlag 14 und die zweiten formschlüssigen Sicherungselemente 35 am Schaltglied 6 zum Teil von den gleichen Wirkflächen am Schaltglied 6 gebildet. Bewegt nun der Aktuator 5 das Schaltglied 6 relativ zum Riegel in Richtung Endstellung 9, in den 16 nach links, so treffen erste Wirkflächen 24 des mit dem Schaltglied 6 elastisch verbundenen Verdrehsystems 23 auf erste schräge Formelemente 26 am Riegel 11 und spannen erste federnde Verdrehelemente 25 vor. Das Schaltglied 6 kann sich aber noch nicht gegenüber dem Riegel 11 verdrehen, da noch immer zweite formschlüssige Sicherungselemente 34 am Riegel im Eingriff stehen mit zweiten formschlüssigen Sicherungselementen 35 am Schaltglied. In 16a as well as in 15 , is the switching element 6 to the bar 11 in a first relative position 16 in the circumferential direction. The switching element 6 can in this relative position only up to a middle position 8th in the bar 11 engage, in which this embodiment of the switchable clutch in the state "clutch = closed" is. In the middle position 8th hits the switching element 6 with a contactor stop 14 on a latch stop 15 at the bar. The bolt 11 has second positive locking elements 34 who are in this middle position 8th with second positive locking elements 35 on the switching element 6 engage. The bolt stop 15 and the second positive locking fuse elements 34 at the bar 11 are partly from the same effective areas on the bar 11 educated. Likewise, the contactor stop 14 and the second positive locking elements 35 on the switching element 6 partly from the same active surfaces on the switching element 6 educated. Now move the actuator 5 the switching element 6 relative to the bolt towards the end position 9 , in the 16 to the left, the first active surfaces meet 24 of the with the switching element 6 elastically connected torsion system 23 on first oblique shaped elements 26 at the bar 11 and tension first resilient torsion elements 25 in front. The switching element 6 but can not yet against the bar 11 twist, there are still second positive locking elements 34 engage the bolt with second positive locking elements 35 on the switching element.
Erst wenn, wie in 16c dargestellt, diese zweiten Sicherungselemente in der Endstellung 9 außer Eingriff kommen, kann sich das erste federnde Verdrehelement 25 entspannen und dabei den Riegel 11 gegenüber dem Schaltglied 6 um einen ersten Teilwinkel 21 verdrehen. Nach der Verdrehung um diesen ersten Teilwinkel 21 verhindern erste formschlüssige Sicherungselemente 32 am Riegel, die dann mit ersten formschlüssigen Sicherungselementen 33 am Schaltglied in Eingriff stehen, eine weitere ungewollte Verdrehung. Die geometrische Bedingung für den korrekten Kontakt zwischen den Wirkflächen 24 des mit dem Schaltglied 6 verbundenen Verdrehsystems 23 und den schrägen Formelementen 26 am Riegel ist auch in dieser Ausführungsvariante, dass der Teilungswinkel 57 zwischen den ersten formschlüssigen Sicherungselementen 33 und den zweiten formschlüssigen Sicherungselementen 35 am Schaltglied 6 plus dem ersten Teilwinkel 21 oder minus dem zweiten Teilwinkel 22 wieder ein ganzzahliges Vielfaches des Teilungswinkels 20 zwischen den Relativpositionen 16 und 18 ist. Dabei ist auch hier zu berücksichtigen, dass der Versatzwinkel 44 zwischen den ersten formschlüssigen Sicherungselementen 32 und den zweiten formschlüssigen Sicherungselementen 34 am Riegel 11 Null ist, da diese von koaxialen Nuten im Riegel gebildet werden. Only when, as in 16c shown, these second securing elements in the end position 9 Out of engagement, the first resilient torsion element can 25 relax while keeping the bar 11 opposite the switching element 6 around a first partial angle 21 twist. After twisting around this first partial angle 21 prevent first positive locking elements 32 at the bolt, which then with first positive locking elements 33 engage the switching member, another unwanted rotation. The geometric condition for the correct contact between the active surfaces 24 of the with the switching element 6 connected twisting system 23 and the oblique features 26 on the bolt is also in this embodiment that the pitch angle 57 between the first positive locking elements 33 and the second positive locking elements 35 on the switching element 6 plus the first partial angle 21 or minus the second partial angle 22 again an integer multiple of the angle of division 20 between the relative positions 16 and 18 is. It should also be considered here that the offset angle 44 between the first positive locking elements 32 and the second positive locking elements 34 at the bar 11 Zero is because these are formed by coaxial grooves in the bar.
Nach der Verdrehung um den ersten Teilwinkel 21 stehen das Schaltglied 6 und der Riegel 11 in so einer Relativposition, dass nach der Deaktivierung der Aktuators 5 und in Folge der Kräfte aus den elastischen Betätigungselementen 10a und 10b das Schaltglied 6 mit zweiten Wirkflächen 28 des Verdrehsystems 23 auf zweite schräge Formelemente 30 am Riegel 11 trifft. Bei weiterer axialer Bewegung des Schaltglieds 6 in Richtung Startstellung 7 werden zweite federnde Verdrehelemente 29 vorgespannt und der Riegel 11 zum Schaltglied 6 um einen zweiten Teilwinkel 22 verdreht, bis das Schaltglied 6 mit zuerst zweiten 35 und danach dritten formschlüssigen Sicherungselementen 37 in zuerst zweite 34 und danach dritte formschlüssige Sicherungselemente 36 am Riegel 11 eingreift. In dieser Ausführungsvariante werden die zweiten und dritten Sicherungselemente am Riegel und am Schaltglied von den gleichen Wirkflächen gebildet. Diese Unterscheidung ist nur im Vergleich mit der ersten Ausführungsvariante nötig. After twisting around the first partial angle 21 stand the switching element 6 and the latch 11 in such a relative position that after deactivating the actuator 5 and in consequence of the forces from the elastic actuators 10a and 10b the switching element 6 with second active surfaces 28 of the twisting system 23 on second oblique features 30 at the bar 11 meets. Upon further axial movement of the switching element 6 in the direction of starting position 7 become second resilient torsion elements 29 biased and the bolt 11 to the switching element 6 around a second partial angle 22 twisted until the switching element 6 with first second 35 and then third positive locking elements 37 in first second 34 and then third positive locking elements 36 at the bar 11 intervenes. In this embodiment, the second and third securing elements are formed on the latch and on the switching member of the same active surfaces. This distinction is necessary only in comparison with the first embodiment.
Das Schaltglied 6 und der Riegel 11 bleiben in dieser zweiten Relativposition 18 bis das Schaltglied 6 in der Startstellung 7 auf einen Anschlag 19 für das Schaltglied in Startstellung 7 trifft. Dieser Anschlag 19 ist in dieser Ausführungsvariante als Anschlag am axial in der schaltbaren Kupplung 1 fixierten Muffenträger 38 ausgeführt. Die dritten formschlüssigen Sicherungselemente am Riegel 36 am Riegel bilden hier gleichzeitig die Riegelnut 17, durch die hindurch das Schaltglied 6 mit all seinen Formelementen bis in die Startstellung 7 hindurchgleiten kann. In dieser Startstellung 7 ist die schaltbare Kupplung in dieser Ausführungsvariante in der Schaltstellung „Kupplung = offen“. In der Startstellung 7 ist das Verdrehsystem 23 mit seinen Wirkflächen 24 wieder aus dem Riegel 11 ausgerückt. Die zweiten federnden Verdrehelemente 29 entspannen und das Verdrehsystem 23 kommt wieder in eine Relativposition zum Riegel 11, bei der wieder, bei einer Bewegung des Schaltglieds 6 in Richtung Endstellung 9, erste Wirkflächen 24 des Verdrehsystems auf erste schräge Formelemente 26 am Riegel treffen. The switching element 6 and the latch 11 stay in this second relative position 18 until the switching element 6 in the starting position 7 to a stop 19 for the switching element in the starting position 7 meets. This stop 19 is in this embodiment as a stop on the axially in the switchable coupling 1 fixed sleeve carrier 38 executed. The third positive locking elements on the bolt 36 at the same time form the bolt groove here 17 through which the switching element 6 with all its elements to the starting position 7 can slip through. In this starting position 7 is the shiftable clutch in this embodiment in the switching position "clutch = open". In the starting position 7 is the twisting system 23 with its active surfaces 24 back out of the bar 11 disengaged. The second resilient torsion elements 29 relax and the twisting system 23 comes again in a relative position to the bolt 11 in which, again, during a movement of the switching element 6 towards the end position 9 , first active surfaces 24 the twisting on first inclined form elements 26 to hit the bar.
Bei der durch Aktivierung des Aktuators 5 initiierten nächsten Bewegung des Schaltglieds 6 bis zur Endstellung 9 wird wieder zuerst das erste federnde Verdrehelement 25 vorgespannt und dann der Riegel 11 zum Schaltglied um den ersten Teilwinkel 21 verdreht, sobald in der Endstellung 9 das Schaltglied 6 aus dem Riegel 11 ausrückt und sich das federnde Verdrehelement 25 wieder entspannen kann. When activated by activating the actuator 5 initiated next movement of the switching element 6 to the end position 9 again, first the first resilient torsion element 25 pretensioned and then the bolt 11 to the switching element to the first partial angle 21 twisted as soon as in the end position 9 the switching element 6 out of the bar 11 disengages and the resilient torsion element 25 can relax again.
Nach Deaktivierung des Aktuators 5 zieht das elastische Betätigungselement 10 das Schaltglied 6 wieder in Richtung Startstellung 7. Dabei treffen wieder die zweiten Wirkflächen 28 des Verdrehsystems 23 auf zweite schräge Formelemente 30 am Riegel 11, spannen die zweiten federnden Verdrehelemente 29 vor und verdrehen den Riegel 11 zum Schaltglied 6 wieder um den zweiten Teilwinkel 22. In der Mittelstellung 8 trifft das Schaltglied wieder mit seinen Schaltgliedanschlägen 14 auf die Riegelanschläge 15, die die axiale Bewegung des Schaltglieds in der Mittelstellung 8 begrenzen. After deactivating the actuator 5 pulls the elastic actuator 10 the switching element 6 back to the starting position 7 , The second active surfaces meet again 28 of the twisting system 23 on second oblique features 30 at the bar 11 , tension the second resilient torsion elements 29 before and twist the bolt 11 to the switching element 6 again at the second partial angle 22 , In the middle position 8th the switching element hits again with its switching element stops 14 on the bolt stops 15 that the axial movement of the switching member in the middle position 8th limit.
17 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen schaltbaren Kupplung 1. Sie wirkt hier wieder zwischen einem als Riemenscheibe ausgeführten Antriebselement 2 und einem als Abtriebswelle ausgeführten Abtriebselement 3. 18 zeigt weitere Details dieser Ausführungsvariante. Auch diese schaltbare Kupplung 1 hat einen vorzugsweise elektromagnetischen Aktuator 5. Alternativ ist auch hier wieder ein hydraulischer Aktuator möglich. Der Aktuator 5 sitzt wieder in einem Gehäuse 0, auf dem das Antriebselement 2 gelagert ist. Das Kupplungssystem 4 dieser schaltbaren Kupplung beinhaltet eine Reibungskupplung mit zwei Reibflächen, wie sie ebenfalls im Prinzip aus dem Stand der Technik bekannt ist. In den 17 und 18 ist das Kupplungssystem sowohl in der Schaltstellung „Kupplung = offen“ mit dem Schaltglied 6 in der Startstellung 7 sowie in der Schaltstellung „Kupplung = geschlossen“ mit dem Schaltglied 6 in der Endstellung 9 dargestellt. 17 shows a third embodiment of the switchable coupling according to the invention 1 , Here again it acts between a drive element designed as a belt pulley 2 and an output element designed as an output shaft 3 , 18 shows further details of this embodiment. Also this switchable clutch 1 has a preferably electromagnetic actuator 5 , Alternatively, a hydraulic actuator is also possible here again. The actuator 5 sits again in a housing 0 on which the drive element 2 is stored. The coupling system 4 This switchable clutch includes a friction clutch with two friction surfaces, as it is also known in principle from the prior art. In the 17 and 18 is the clutch system both in the switching position "clutch = open" with the switching element 6 in the starting position 7 and in the switching position "clutch = closed" with the switching element 6 in the final position 9 shown.
Wie in 18 gezeigt ist, besteht die Reibungskupplung aus den beiden Kupplungslamellen 40, die mit dem Antriebselement 2 drehfest verbunden sind, und den beiden Reiblamellen 41, die mittels zweier Federbleche als erste elastische Betätigungselemente 10a mit einem Lamellenträger 61 drehfest verbunden, vorzugsweise vernietet, sind. Der Lamellenträger 61 steht über eine Zahnwellenverbindung mit dem Abtriebselement 3 in Eingriff und ist in axialer Richtung über einen Sprengring (alternativ eine Verschraubung) gehalten. Zwischen den beiden Federblechen 10a stecken mehrere Federhebel als zweite elastische Betätigungselemente 10b. Diese zweiten elastischen Betätigungselemente 10b greifen wieder mit ihren Enden in einen Haltering 68, der in Nuten mehrerer Haltenasen 69 am Schaltglied 6 eingeschnappt ist. As in 18 is shown, the friction clutch consists of the two clutch plates 40 that with the drive element 2 rotatably connected, and the two friction plates 41 , by means of two spring plates as the first elastic actuators 10a with a plate carrier 61 rotatably connected, preferably riveted, are. The plate carrier 61 is via a spline connection with the output element 3 engaged and is held in the axial direction via a snap ring (alternatively a screw). Between the two spring plates 10a stuck several spring lever as the second elastic actuators 10b , These second elastic actuators 10b grab again with their ends in a retaining ring 68 which is in grooves of several retaining lugs 69 on the switching element 6 is snapped.
Das Schaltglied 6 ragt wieder in den Innendurchmesser des Aktuators 5 hinein. Wird der Aktuator aktiviert, so wird das Schaltglied in den 17 und 18 nach links bewegt und spannt dabei die elastischen Betätigungselemente 10a und 10b. Denn die Federhebel 10b sind so gestaltet, dass sie bei der Bewegung des Schaltglieds 6 in Richtung auf die Endstellung 9 hin die Federbleche 10a auseinander spreizen und damit die Reibungskupplung schon in der Mittelstellung 8 des Schaltglieds 6 schließen. Die Federhebel 10b können aber noch weiter verformt werden, um weitere Energie aufzunehmen, bis das Schaltglied 6 die Endstellung 9 erreicht. Während seiner axialen Bewegung steht das Schaltglied 6 wieder in einem komplexen Eingriff mit einem Riegel 11, der sich aber wieder nicht in axialer Richtung verlagern kann, da er mit geringem Spiel zwischen zwei axialen Anschlägen 12 und 13 sitzt. The switching element 6 protrudes back into the inner diameter of the actuator 5 into it. If the actuator is activated, the switching element is in the 17 and 18 moves to the left and clamps the elastic actuators 10a and 10b , Because the spring lever 10b are designed so that they move during the movement of the switching element 6 towards the end position 9 down the spring sheets 10a spread apart and thus the friction clutch already in the middle position 8th of the switching element 6 shut down. The spring lever 10b but can be further deformed to absorb more energy until the switching element 6 the end position 9 reached. During its axial movement is the switching element 6 again in a complex engagement with a bolt 11 , but again can not shift in the axial direction, as he with little play between two axial stops 12 and 13 sitting.
19 verdeutlicht die prinzipielle Anordnung von Schaltglied 6, Riegel 11 und Verdrehsystem 23, das in dieser Ausführungsvariante elastisch mit dem Riegel 11 verbunden ist. Der Riegel 11 hat mehrere Führungsnuten. In diese Führungsnuten 73 greift ein stirnverzahnter Ring 75 des Verdrehsystems 23 ein. In den Führungsnuten sitzen in dieser Ausführungsvariante Axialfedern 74, die den stirnverzahnten Ring 75 des Verdrehsystems in 19 nach rechts drücken. Der stirnverzahnte Ring 75 des Verdrehsystems kann aber maximal bis zu einem Anschlag 62 aus dem Riegel 11 herausgeschoben werden. Dieser Anschlag 62 wird in dieser Ausführungsvariante durch einen Anschlag am Lamellenträger 61 realisiert, der ja innerhalb der schaltbaren Kupplung 1 in axialer Richtung fixiert ist. 19 illustrates the basic arrangement of switching element 6 , Bars 11 and twisting system 23 that in this embodiment elastic with the bolt 11 connected is. The bolt 11 has several guide grooves. In these guide grooves 73 engages a spur-toothed ring 75 of the twisting system 23 one. In this embodiment Axialfedern sit in the guide grooves 74 that the front-toothed ring 75 of the twisting system in 19 push right. The end-toothed ring 75 but the twisting system can be up to a maximum stop 62 out of the bar 11 be pushed out. This stop 62 is in this embodiment by a stop on the plate carrier 61 realized within the switchable coupling 1 is fixed in the axial direction.
Die 20a bis 20f zeigen die Abfolge der Relativpositionen zwischen dem Schaltglied 6 mit Verdrehsystem 23 und dem Riegel 11 zwischen seinen axialen Anschlägen. In 20a, wie auch in 19, befindet sich das Schaltglied 6 zum Riegel 11 in einer ersten Relativposition 16 in Umfangsrichtung. Das Schaltglied 6 kann in dieser Relativposition nur bis zu einer Mittelstellung 8 in den Riegel 11 einrücken, bei der diese Ausführungsvariante der schaltbaren Kupplung im Zustand „Kupplung = geschlossen“ ist. In der Mittelstellung 8 trifft das Schaltglied 6 mit einem Schaltgliedanschlag 14 auf einen Riegelanschlag 15 am Riegel. Der Riegel 11 hat zweite formschlüssige Sicherungselemente 34, die in dieser Mittelstellung 8 mit zweiten formschlüssigen Sicherungselementen 35 am Schaltglied 6 in Eingriff stehen. Der Riegelanschlag 15 und die zweiten formschlüssigen Sicherungselemente 34 am Riegel 11 werden zum Teil von den gleichen Wirkflächen am Riegel 11 gebildet. Ebenso werden auch der Schaltgliedanschlag 14 und die zweiten formschlüssigen Sicherungselemente 35 am Schaltglied 6 zum Teil von den gleichen Wirkflächen am Schaltglied 6 gebildet. Bewegt nun der Aktuator 5 das Schaltglied 6 relativ zum Riegel in Richtung Endstellung 9, in den 20 nach links, so treffen erste Wirkflächen 24 des in dieser Ausführungsvariante mit dem Riegel 11 elastisch verbundenen Verdrehsystems 23 auf erste schräge Formelemente 27 an einem stirnverzahnten Ring 76 des Schaltglieds 6 und spannen die Axialfedern 74 als erste federnde Verdrehelemente 25 vor. Das Schaltglied 6 kann sich aber noch nicht gegenüber dem Riegel 11 verdrehen, da noch immer zweite formschlüssige Sicherungselemente 34 am Riegel im Eingriff stehen mit zweiten formschlüssigen Sicherungselementen 35 am Schaltglied. Erst wenn, wie in 20c dargestellt, diese zweiten Sicherungselemente in der Endstellung 9 außer Eingriff kommen, können sich die Axialfedern 74 als erste federnde Verdrehelemente 25 entspannen und dabei den Riegel 11 gegenüber dem Schaltglied 6 um einen ersten Teilwinkel 21 verdrehen. The 20a to 20f show the sequence of relative positions between the switching element 6 with twisting system 23 and the bar 11 between its axial stops. In 20a as well as in 19 , is the switching element 6 to the bar 11 in a first relative position 16 in the circumferential direction. The switching element 6 can in this relative position only up to a middle position 8th in the bar 11 engage, in which this embodiment of the switchable clutch in the state "clutch = closed" is. In the middle position 8th hits the switching element 6 with a contactor stop 14 on a latch stop 15 at the bar. The bolt 11 has second positive locking elements 34 who are in this middle position 8th with second positive locking elements 35 on the switching element 6 engage. The bolt stop 15 and the second positive locking elements 34 at the bar 11 are partly from the same effective areas on the bar 11 educated. Likewise, the contactor stop 14 and the second positive locking elements 35 on the switching element 6 partly from the same active surfaces on the switching element 6 educated. Now move the actuator 5 the switching element 6 relative to the bolt towards the end position 9 , in the 20 to the left, the first active surfaces meet 24 in this embodiment with the bolt 11 elastically connected torsion system 23 on first oblique shaped elements 27 on a front-toothed ring 76 of the switching element 6 and tension the axial springs 74 as the first resilient torsion elements 25 in front. The switching element 6 but can not yet against the bar 11 twist, there are still second positive locking elements 34 engage the bolt with second positive locking elements 35 on the switching element. Only when, as in 20c shown, these second securing elements in the end position 9 Out of engagement, the axial springs can 74 as the first resilient torsion elements 25 relax while keeping the bar 11 opposite the switching element 6 around a first partial angle 21 twist.
Nach der Verdrehung um diesen ersten Teilwinkel 21 verhindern erste formschlüssige Sicherungselemente 32 am Riegel, die dann mit ersten formschlüssigen Sicherungselementen 33 am Schaltglied in Eingriff stehen, eine weitere ungewollte Verdrehung. Diese ersten Sicherungselemente sind in dieser Ausführungsvariante die Zähne der stirnverzahnten Ringe 75 des mit dem Riegel verbundenen Verdrehsystems und 76 des Schaltglieds, die von den Axialfedern 74 in Eingriff gehalten werden. After twisting around this first partial angle 21 prevent first positive locking elements 32 at the bolt, which then with first positive locking elements 33 engage the switching member, another unwanted rotation. These first securing elements are in this embodiment, the teeth of the end-toothed rings 75 the twisting system connected to the bolt and 76 of the switching element, by the axial springs 74 be kept in touch.
Die geometrische Bedingung für den korrekten Kontakt zwischen den Wirkflächen 24 des mit dem Riegel 11 verbundenen Verdrehsystems 23 und den schrägen Formelementen 27 am Schaltglied 6 ist in dieser dritten Ausführungsvariante, dass der Teilungswinkel 57 zwischen den ersten formschlüssigen Sicherungselementen 33 und den zweiten formschlüssigen Sicherungselementen 35 am Schaltglied 6 minus dem Versatzwinkel 44 zwischen den ersten formschlüssigen Sicherungselementen 32 und den zweiten formschlüssigen Sicherungselementen 34 am Riegel 11 plus dem ersten Teilwinkel 21 oder minus dem zweiten Teilwinkel 22 ein ganzzahliges Vielfaches des Teilungswinkels 20 zwischen den Relativpositionen 16 und 18 ist. Dabei ist in dieser dritten Ausführungsvariante dieser Versatzwinkel 44 größer als Null, da diese Sicherungselemente eben nicht von koaxialen Nuten im Riegel gebildet werden. The geometric condition for the correct contact between the active surfaces 24 the one with the latch 11 connected twisting system 23 and the oblique features 27 on the switching element 6 is in this third embodiment that the pitch angle 57 between the first positive locking elements 33 and the second positive locking elements 35 on the switching element 6 minus the offset angle 44 between the first positive locking elements 32 and the second positive locking elements 34 at the bar 11 plus the first partial angle 21 or minus the second partial angle 22 an integer multiple of the pitch angle 20 between the relative positions 16 and 18 is. In this third embodiment, this offset angle 44 greater than zero, since these security elements are not formed by coaxial grooves in the bar.
In dieser Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Kupplung 1 ist darüber hinaus wichtig, dass der Teilungswinkel beider stirnverzahnter Ringe 75 und 76 genau so groß ist wie der Teilungswinkel 20. Nach der Verdrehung um den ersten Teilwinkel 21 stehen das Schaltglied 6 und der Riegel 11 in so einer Relativposition, dass nach der Deaktivierung der Aktuators 5 und in Folge der Kräfte aus den elastischen Betätigungselementen 10 der Riegel 11 mit zweiten Wirkflächen 28 des Verdrehsystems 23 auf zweite schräge Formelemente 31 am Schaltglied 6 trifft. Bei weiterer axialer Bewegung des Schaltglieds 6 in Richtung Startstellung 7 werden die Axialfedern 74 nun als zweite federnde Verdrehelemente 29 vorgespannt und der Riegel 11 zum Schaltglied 6 um einen zweiten Teilwinkel 22 verdreht, bis das Schaltglied 6 mit zuerst zweiten 35 und danach mit dritten formschlüssigen Sicherungselementen 37 in zuerst zweite 34 und danach dritte formschlüssige Sicherungselemente 36 am Riegel 11 eingreift. Auch in dieser Ausführungsvariante werden die zweiten und dritten Sicherungselemente am Riegel und am Schaltglied von den gleichen Wirkflächen gebildet. Diese Unterscheidung ist, wie bereits oben erwähnt, nur im Vergleich mit der ersten Ausführungsvariante nötig. Das Schaltglied 6 und der Riegel 11 bleiben in dieser zweiten Relativposition 18 bis das Schaltglied 6 in der Startstellung 7 auf einen Anschlag 19 für das Schaltglied in Startstellung 7 trifft. Dieser Anschlag 19 ist in dieser Ausführungsvariante als Anschlag am axial in der schaltbaren Kupplung 1 fixierten Lamellenträger 61 ausgeführt. Die dritten formschlüssigen Sicherungselemente am Riegel 36 am Riegel bilden hier gleichzeitig die Riegelnut 17, durch die hindurch das Schaltglied 6 mit all seinen Formelementen bis in die Startstellung 7 hindurchgleiten kann. In dieser Startstellung 7 ist die schaltbare Kupplung in dieser Ausführungsvariante in der Schaltstellung „Kupplung = offen“. In this embodiment of the coupling according to the invention 1 It is also important that the pitch angle of both spur rings 75 and 76 is just as big as the pitch angle 20 , After twisting around the first partial angle 21 stand the switching element 6 and the latch 11 in such a relative position that after deactivating the actuator 5 and in consequence of the forces from the elastic actuators 10 the latch 11 with second active surfaces 28 of the twisting system 23 on second oblique features 31 on the switching element 6 meets. Upon further axial movement of the switching element 6 in the direction of starting position 7 become the axial springs 74 now as a second resilient torsion elements 29 biased and the bolt 11 to the switching element 6 around a second partial angle 22 twisted until the switching element 6 with first second 35 and then with third positive locking elements 37 in first second 34 and then third positive locking elements 36 at the bar 11 intervenes. Also in this embodiment, the second and third securing elements are formed on the bolt and the switching member of the same active surfaces. This distinction is, as already mentioned above, only necessary in comparison with the first embodiment. The switching element 6 and the latch 11 stay in this second relative position 18 until the switching element 6 in the starting position 7 to a stop 19 for the switching element in the starting position 7 meets. This stop 19 is in this embodiment as a stop on the axially in the switchable coupling 1 fixed plate carrier 61 executed. The third positive locking elements on the bolt 36 at the same time form the bolt groove here 17 through which the switching element 6 with all its elements to the starting position 7 can slip through. In this starting position 7 is the shiftable clutch in this embodiment in the switching position "clutch = open".
In der Startstellung 7 ist das Verdrehsystem 23 mit seinen Wirkflächen 24 wieder aus dem Schaltglied 6 ausgerückt. Die zweiten federnden Verdrehelemente 29 entspannen und das Verdrehsystem 23 kommt wieder in eine Relativposition zum Schaltglied 6, bei der wieder, bei einer Bewegung des Schaltglieds 6 in Richtung Endstellung 9, erste Wirkflächen 24 des Verdrehsystems auf erste schräge Formelemente 27 am Schaltglied 6 treffen. In the starting position 7 is the twisting system 23 with its active surfaces 24 again from the switching element 6 disengaged. The second resilient torsion elements 29 relax and the twisting system 23 comes again in a relative position to the switching element 6 in which, again, during a movement of the switching element 6 towards the end position 9 , first active surfaces 24 the twisting on first inclined form elements 27 on the switching element 6 to meet.
In dieser Ausführungsvariante der schaltbaren Kupplung entstehen die ersten federnden Verdrehelemente 25 aus dem Zusammenwirken der Axialfedern 74 mit den schrägen ersten Wirkflächen 24 des Verdrehsystems, wenn diese auf die ersten schrägen Formelemente 27 am Schaltglied treffen. Die zweiten federnden Verdrehelemente 29 entstehen aus dem Zusammenwirken der gleichen Axialfedern 74 mit den zweiten Wirkflächen 28 des Verdrehsystems, wenn diese auf die zweiten schrägen Formelemente 31 am Schaltglied treffen. Nur so können in dieser Ausführungsvariante mittels einer Axialfeder über zwei Wirkflächen Verdrehmomente in Umfangsrichtung erzeugt werden. Bei der durch Aktivierung des Aktuators 5 initiierten nächsten Bewegung des Schaltglieds 6 bis zur Endstellung 9 wird wieder zuerst das erste federnde Verdrehelement 25 vorgespannt und dann der Riegel 11 zum Schaltglied um den ersten Teilwinkel 21 verdreht, sobald in der Endstellung 9 das Schaltglied 6 aus dem Riegel 11 ausrückt und sich das federnde Verdrehelement 25 wieder entspannen kann. In this embodiment of the switchable coupling arise the first resilient torsion elements 25 from the interaction of the axial springs 74 with the oblique first active surfaces 24 of the twisting system, if this on the first oblique shaped elements 27 hit the switching element. The second resilient torsion elements 29 arise from the interaction of the same axial springs 74 with the second active surfaces 28 of the twisting system, if this on the second oblique shape elements 31 hit the switching element. Only in this embodiment can be generated in the circumferential direction by means of an axial spring over two active surfaces Verdrehmomente. When activated by activating the actuator 5 initiated next movement of the switching element 6 to the end position 9 again, first the first resilient torsion element 25 pretensioned and then the bolt 11 to the switching element to the first partial angle 21 twisted as soon as in the end position 9 the switching element 6 out of the bar 11 disengages and the resilient torsion element 25 can relax again.
Nach Deaktivierung des Aktuators 5 zieht das elastische Betätigungselement 10 das Schaltglied 6 wieder in Richtung Startstellung 7. Dabei treffen wieder die zweiten Wirkflächen 28 des Verdrehsystems 23 auf zweite schräge Formelemente 31 am Schaltglied 6, spannen die zweiten federnden Verdrehelemente 29 vor und verdrehen den Riegel 11 zum Schaltglied 6 wieder um den zweiten Teilwinkel 22. In der Mittelstellung 8 trifft das Schaltglied wieder mit seinen Schaltgliedanschlägen 14 auf die Riegelanschläge 15, die die axiale Bewegung des Schaltglieds in der Mittelstellung begrenzen. After deactivating the actuator 5 pulls the elastic actuator 10 the switching element 6 back to the starting position 7 , The second active surfaces meet again 28 of the twisting system 23 on second oblique features 31 on the switching element 6 , tension the second resilient torsion elements 29 before and twist the bolt 11 to the switching element 6 again at the second partial angle 22 , In the middle position 8th the switching element hits again with its switching element stops 14 on the bolt stops 15 that limit the axial movement of the switching member in the middle position.
Für die Ausgestaltung des Schaltglieds 6, des Riegels 11 und des Verdrehsystems 23 aller drei Ausführungsvarianten und insbesondere die Ausgestaltung der Wirkflächen an den Eingriffselementen dieser Teile gibt es auch noch weitere konstruktive Lösungen, die alle hinsichtlich der Grundfunktion gleich wirken. Diese ist noch einmal zusammengefasst folgende:
Das Schaltglied 6 kann mit bestimmten Formelementen in entsprechende Formelemente am Riegel 11 eindringen, in einer ersten Relativposition aber nur bis zu einer Mittelstellung 8 und in einer zweiten Relativposition bis zu einer Startstellung 7. In der Startstellung 7 und in der Mittelstellung 8 hat die schaltbare Kupplung unterschiedlich Kupplungszustände (offen oder geschlossen). Bei einer Bewegung des Schaltglieds 6 relativ zum Riegel 11 von der Mittelstellung 8 bis zur Endstellung 9 sorgt ein Verdrehsystem 23 für die Verdrehung um einen ersten Teilwinkel 21. Bei einer Rückbewegung des Schaltglieds 6 relativ zum Riegel 11 von der Endstellung 9 bis zur Mittelstellung 8 sorgt das Verdrehsystem 23 für die weitere Verdrehung um einen zweiten Teilwinkel 22. Die beiden Teilwinkel 21 und 22 ergeben zusammen den Teilungswinkel 20. For the design of the switching element 6 , the tie 11 and the twisting system 23 Of all three variants and in particular the design of the active surfaces of the engagement elements of these parts, there are also other constructive solutions, all of which have the same effect on the basic function. This is summarized again the following:
The switching element 6 can with certain form elements in corresponding form elements on the bolt 11 penetrate, in a first relative position but only up to a middle position 8th and in a second relative position up to a starting position 7 , In the starting position 7 and in the middle position 8th has the switchable Clutch different clutch states (open or closed). During a movement of the switching element 6 relative to the bar 11 from the middle position 8th to the end position 9 provides a twisting system 23 for the rotation by a first partial angle 21 , Upon a return movement of the switching element 6 relative to the bar 11 from the end position 9 to middle position 8th ensures the twisting system 23 for further rotation by a second partial angle 22 , The two partial angles 21 and 22 together give the pitch angle 20 ,
Der Riegel 11 mit dem eventuell damit verbundenen Verdrehsystem kommt dabei niemals komplett außer Eingriff mit Schaltglied 6 und dem eventuell damit verbundenen Verdrehsystem 23. Er kann sich also nicht so selbst oder durch andere Einwirkungen von außen in eine nicht gewollte Position verstellen. The bolt 11 with the possibly associated Verdrehsystem never comes completely out of engagement with switching element 6 and the possibly associated twisting system 23 , He can not thus adjust himself or other external influences into an unwanted position.
Es ist natürlich für den Fachmann sofort klar, dass man die zuvor beschriebenen Bauteile auch alle aus weiteren Einzelteilen aufbauen kann, wenn dies die Fertigung der Bauteile vereinfacht. Of course, it is immediately obvious to the person skilled in the art that the components described above can all be constructed from further individual parts, if this simplifies the manufacture of the components.
Ebenso ist für den Fachmann klar, dass die verschiedenen Verriegelungssysteme, bestehend aus Schaltglied 6, Riegel 11 und Verdrehsystem 23, die an einer Variante der schaltbaren Kupplung beispielhaft erläutert sind, jeweils auch für die anderen Kupplungsvarianten anwendbar sind. Likewise, it is clear to those skilled in the art that the various locking systems, consisting of switching element 6 , Bars 11 and twisting system 23 , which are exemplified in a variant of the switchable coupling, each also applicable to the other coupling variants.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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00
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Gehäuse casing
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11
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schaltbare Kupplung switchable coupling
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22
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Antriebselement driving element
-
33
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Abtriebselement output element
-
44
-
Kupplungssystem coupling system
-
55
-
Aktuator actuator
-
66
-
Schaltglied switching element
-
77
-
Startstellung start position
-
88th
-
Mittelstellung center position
-
99
-
Endstellung end position
-
1010
-
elastisches Betätigungselement elastic actuator
-
10a10a
-
Erstes elastisches Betätigungselement First elastic actuator
-
10b10b
-
zweites elastisches Betätigungselement second elastic actuator
-
1111
-
Riegel bars
-
1212
-
Erster axialer Anschlag für den Riegel First axial stop for the bolt
-
1313
-
zweiter axialer Anschlag für den Riegel second axial stop for the bolt
-
1414
-
Schaltgliedanschlag Switching element attack
-
1515
-
Riegelanschlag latch stop
-
1616
-
erste Relativposition in Umfangsrichtung first relative position in the circumferential direction
-
1717
-
Riegelnut locking notch
-
1818
-
Zweite Relativposition in Umfangsrichtung Second relative position in the circumferential direction
-
1919
-
Anschlag für das Schaltglied in Startstellung Stop for the switching element in start position
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2020
-
Teilungswinkel pitch angle
-
2121
-
Erster Teilwinkel First partial angle
-
2222
-
zweiter Teilwinkel second partial angle
-
2323
-
Verdrehsystem Verdrehsystem
-
2424
-
erste Wirkflächen des Verdrehsystems first active surfaces of the twisting system
-
2525
-
erste federnde Verdrehelemente first resilient torsion elements
-
2626
-
erste schräge Formelemente am Riegel first oblique shaped elements on the bolt
-
2727
-
erste schräge Formelemente am Schaltglied first oblique shape elements on the switching element
-
2828
-
Zweite Wirkflächen des Verdrehsystems Second effective surfaces of the twisting system
-
2929
-
Zweite federnde Verdrehelemente Second resilient torsion elements
-
3030
-
Zweite schräge Formelemente am Riegel Second oblique shape elements on the bolt
-
3131
-
Zweite schräge Formelemente am Schaltglied Second oblique shape elements on the switching element
-
3232
-
erste formschlüssige Sicherungselemente am Riegel first positive locking elements on the bolt
-
3333
-
erste formschlüssige Sicherungselemente am Schaltglied first positive locking elements on the switching element
-
3434
-
Zweite formschlüssige Sicherungselemente am Riegel Second positive locking elements on the bolt
-
3535
-
Zweite formschlüssige Sicherungselemente am Schaltglied Second positive locking elements on the switching element
-
3636
-
dritte formschlüssige Sicherungselemente am Riegel third positive locking elements on the bolt
-
3737
-
dritte formschlüssige Sicherungselemente am Schaltglied third positive locking elements on the switching element
-
3838
-
Muffenträger sleeve carrier
-
3939
-
Deckelblech cover sheet
-
4040
-
Kupplungslamellen clutch plates
-
4141
-
Reiblamellen friction plates
-
4242
-
Schaltverzahnung shift gearing
-
4343
-
Kupplungsmuffe coupling sleeve
-
4444
-
Versatzwinkel zwischen den ersten und zweiten formschlüssigen Sicherungselementen am RiegelOffset angle between the first and second positive locking elements on the bolt
-
4545
-
Federblech spring plate
-
4646
-
Haltearm holding arm
-
4747
-
äußerer Rand des Federbleches outer edge of the spring plate
-
4848
-
innerer Rand des Federbleches inner edge of the spring plate
-
4949
-
elastische Speichen des Federbleches elastic spokes of the spring plate
-
5050
-
Elektromagnet electromagnet
-
5151
-
Anschlagszahn am Schaltglied Stop tooth on the switching element
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5252
-
Kurzer Riegelzahn Short lock tooth
-
5353
-
Langer Riegelzahn Long bolt tooth
-
5454
-
elastischer Verdreher elastic twist
-
5555
-
Federzungen spring tongues
-
5656
-
angeschrägte Endstücke bevelled end pieces
-
5757
-
Teilungswinkel zwischen den ersten und zweiten formschlüssigen Sicherungselementen am SchaltgliedPitch angle between the first and second positive locking elements on the switching element
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5858
-
axialer Anschlag für erste federnde Verdrehelemente axial stop for first resilient torsion elements
-
5959
-
axialer Anschlag für zweite federnde Verdrehelemente axial stop for second resilient torsion elements
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6060
-
Sicherungslasche am Schaltglied Locking tab on the switching element
-
6161
-
Lamellenträger plate carrier
-
6262
-
Anschlag am Lamellenträger Stop on the plate carrier
-
6363
-
Federstütze spring support
-
6464
-
Federbleche spring plates
-
6565
-
Synchronring synchronizer ring
-
6666
-
Sperrverzahnung locking teeth
-
6767
-
Reibkonus friction cone
-
6868
-
Haltering retaining ring
-
69 69
-
Haltenasen retaining lugs
-
7070
-
Zahnring des Verdrehsystems Tooth ring of the twisting system
-
7171
-
erster Anschlag in Umfangrichtung im Schaltglied first stop in the circumferential direction in the switching element
-
7272
-
zweiter Anschlag in Umfangrichtung im Schaltglied second stop in the circumferential direction in the switching element
-
7373
-
Führungsnut guide
-
7474
-
Axialfeder axial spring
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7575
-
stirnverzahnter Ring des Verdrehsystems end-toothed ring of the torsion system
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7676
-
stirnverzahnter Ring des Schaltglieds end-toothed ring of the switching element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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EP 1378677 [0002] EP 1378677 [0002]
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DE 1575762 A [0003] DE 1575762 A [0003]
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DE 10331927 B3 [0004] DE 10331927 B3 [0004]
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DE 102005001909 A1 [0005] DE 102005001909 A1 [0005]
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DE 102005022218 A1 [0006] DE 102005022218 A1 [0006]
