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Technisches
Feld
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Einweg-Klinkenkupplungsanordnungen
mit Klinken mit Federvorspannung und Außenelementen aus Nichteisen-Materialien.
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Technischer
Hintergrund
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Heutzutage
sind verschiedene Typen von Einweg-Kupplungsanordnungen in Gebrauch.
Solche Kupplungsanordnungen schließen Anordnungen vom Bremskeil-Typ,
Walzen-Typ und vom Typ Sperrzahnrad mit Sperrklinke ein. Alle diese
Einweg-Kupplungsanordnungen
arbeiten in Abhängigkeit
von der besonderen Anwendung, bei der sie benutzt werden, zufrieden
stellend.
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Bei
bestimmten Getrieben werden an die Einweg-Kupplungsanordnungen erhöhte Anforderungen
bzgl. des Drehmomentes gestellt. Räumliche Beschränkungen
machen es auch erforderlich, dass die Größe der Kupplungsanordnung innerhalb
gewisser Grenzen bleibt. Derzeitige Einweg-Kupplungsanordnungen
mit Bremskeil oder Walzen sind oft ungeeignet, um die Belastungsfähigkeit
auszuweiten und unterliegen zusätzlich
noch den Raumbegrenzungen.
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Einweg-Klinkenkupplungsanordnungen
können
bei einer gegebenen Baugröße die nominale
Belastungsfähigkeit
ausweiten. Die Konstruktionsgrenzen des Anordnungstyps Sperrzahnrad
mit Sperrklinke werden durch die Kontaktspannung zwischen den Sperrklinken
und Laufringen und/oder durch die innerhalb des Laufrings erzeugten
Biege- Scher- und Ringspannungen
bestimmt.
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Klinkenkupplungsanordnungen
besitzen mindestens eine Klinke, die so wirkt, dass sie zwei eingekerbte
oder mit Aussparungen versehene Laufringe in einer Richtung zusammen
verriegelt, und drehen frei in der anderen Richtung. Gewöhnlich beziehen
sich die Unterschiede der bekannten Klinkenkupplungsanordnungen
auf die Steuerung der Klinkenbewegungen und die Wirkung auf diese
Bewegung durch Zentrifugalkräfte.
Klinkenkupp lungsanordnungen werden z.B. in den US-Patenten Nr. 2.226.247,
3.554.340 und 5.449.057 gezeigt. Eine weitere Klinkenkupplungsanordnung
wird im Britischen Patent Nr. 2116 gezeigt.
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Eine
weitere Klinkenkupplungsanordnung ist aus EP-A-0923680 bekannt,
die nach Art. 54 (3) EPC stand der Technik ist.
EP 0923680 legt eine Einweg-Klinkenkupplung
mit innerem und äußerem Laufringelement
offen, bei der das äußere Laufringelement
ein Vielzahl von Klinkenelemente enthaltende Aussparungen besitzt.
Die Klinken können
zentrifugal oder durch Federelemente zum Eingriff mit den Aussparungen
des inneren Laufrings vorgespannt sein.
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US-A-1883966
legt eine Kupplungsanordnung mit inneren und äußeren Laufringelementen offen,
bei der die Klinkenelemente innerhalb der Aussparungen des äußeren Laufringelementes
angeordnet sind. Die Klinken sind durch Schraubenfedern zum Eingriff
mit den Aussparungen des inneren Laufrings vorgespannt.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, verbesserte Einweg-Klinkenkupplungsanordnungen bereitzustellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, verbesserte
Klinkenkupplungsanordnungen mit verbessertem Hochgeschwindigkeitsbetrieb
zur Verfügung
zu stellen.
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Es
ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Einweg-Klinkenkupplungsanordnungen
bereitzustellen, bei denen die Klinken mit Neigungskräften oder
Schrägstellungen
zum Eingriff hin ausgestattet sind. Es ist noch ein weiteres Ziel
der vorliegenden Erfindung, Einweg-Klinkenkupplungsanordnungen zur
Verfügung
zu stellen, die Federn benutzen, um auf die Klinken Neigungskräfte zum
Eingriff hin auszuüben.
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Es
ist des Weitern ein Ziel der vorliegen Erfindung, verbesserte Einweg-Klinkenkupplungsanordnungen
bereitzustellen, die preiswerter sind und ein geringeres Gewicht
besitzen als die bekannten Anordnungen und dennoch hinsichtlich
Wirkung und Leistung vergleichbar sind. Es ist noch ein anderes Ziel
der vorliegenden Erfindung, Einweg-Klinkenkupplungsanordnungen aus Nichteisen-Materialien wie
Kunststoff oder Aluminium bereitzustellen, die stabil, dauerhaft
und leicht sind.
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Es
ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Einweg-Klinkenkupplungsanordnung
zur Verfügung
zu stellen, in der die äußeren Laufringelemente
direkt in die, oder als Teil der Leitrad-/Reaktor-Elemente eingebaut
sind.
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Übersicht über die
Erfindung
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Die
obigen und andere Ziele der Erfindung werden durch die vorliegende
Erfindung erreicht, die eine Verbesserung gegenüber bekannten Einweg-Klinkenkupplungsanordnungen
darstellt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Einweg-Klinkenkupplungsanordnung
zur Verfügung,
die umfasst:
ein äußeres Element
mit einer Vielzahl von Aussparungen, wobei das Außenelement
aus einem Nichteisen-Material hergestellt ist;
ein inneres
Laufringelement mit einer Vielzahl von Einkerbungen;
eine Vielzahl
von Klinkenelementen, wobei die Klinkenelemente in jeder der Aussparungen
positioniert werden; und
eine Vielzahl von Z-förmigen Federelementen,
wobei jedes der Klinkenelemente von einem der Z-förmigen Federelementen
zum Eingriff mit den Einkerbungen hin vorspannt wird.
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Die
Vielzahl der Einkerbungen kann gezähnt sein und ist an der äußeren Begrenzungsfläche des inneren
Laufringelementes angebracht, um während der Relativdrehung der
Laufringe oder des inneren Laufrings und des Leitrads in einer Richtung
mit den Klinken in verriegelnden Eingriff zu kommen. Die Einkerbungen
können
auf der Außenseite
des Laufringelements Zähne
enthalten, die so geformt sind, dass sie eine Drehung des äußeren Laufrings
oder Leitrads in einer Richtung verhindern, aber in der entgegengesetzten
Richtung eine freilaufende Drehung zulassen. Der Innendurchmesser
des inneren Laufringelementes kann so angepasst werden, dass er
in Eingriff kommt mit und sicher positioniert wird an einer Lagerwelle,
wie etwa einer feststehenden Lagerwelle eines Fahrzeuggetriebes.
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Die
Klinken können
Spitzen oder Höcker
aufweisen, die in Eingriff sind mit Schwenkpunkthöcker oder
-vertiefungen in den Aussparungen im äußeren Laufring- oder Leitradelement.
Der Schwerpunkt der Klinken kann auf Wunsch so gelegt oder platziert werden,
dass, wenn sich die Kupplung dreht, die Zentrifugalkraft am Schwerpunkt
die Klinke veranlasst, sich zu den Eingriffs- oder Löse-Positionen
zu bewegen. Dies kann ohne eine Achse oder feststehenden Drehpunkt
erreicht werden.
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Die
Federkräfte
können
auf die Klinkenelemente selbst oder in sich axial entlang den Klinken erstreckende
Vertiefungen einwirken. Die Z-förmigen Federelemente
können
breite Federn sein, die sich in axialer Länge der Klinkenelemente erstrecken.
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Das
Leitradelement ist aus Nichteisen-Material hergestellt, das im Gewicht
leichter als für
Kupplungsanordnungen benutzte herkömmliche Materialien sein kann,
insbesondere für
die äußeren Laufringelemente.
Das Nichteisen-Material kann ein Metall wie Aluminium oder ein Kunststoffmaterial
wie Polyethylen sein, das die für
den Einsatz der Kupplungsanordnung erforderlichen Standards in Dauerhaftigkeit und
Festigkeit erfüllt.
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Der
Höcker
im äußeren Laufring
oder im Leitrad kann gegenüber
dem Schwerpunkt der Klinken so platziert werden, dass die Eingriffskraft
gesteuert wird. Dies ist wegen der Dauerhaftigkeit bei hoher Geschwindigkeit
erforderlich. Diesbezüglich
kann nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung der
Schwerpunkt so positioniert werden, dass die Klinke zur Eingriffsstellung
oder auch zu einer „neutralen
Position" hin – weder
in Eingriff noch gelöst – gedrängt wird.
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Die
bei der vorliegenden Erfindung benutzten Z-förmigen Federelemente können Z-förmig gefaltete Federn sein.
Die Federkräfte
können
auf eine Mittelnut oder auf eine oder mehrere Seitennuten in den
Klinkenelementen aufgebracht werden, oder die Federkräfte können auf
die Klinkenelemente selbst oder in sich axial entlang der Klinkenlänge ausdehnende
Vertiefungen wirken.
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Andere
Ausführungsformen
der Erfindung benutzen eine oder mehrere axiale Haltevorrichtungen.
Diese Vorrichtungen enthalten Paare von Unterlegscheiben oder Kunststoffhalter
mit sich axial ausdehnenden Flanschelementen. Die Vorrichtungen halten
die Klinken axial und halten auch die Laufringe in axial-radialer
Ausrichtung, während
sie Relativdre hung gestatten. Die Haltevorrichtungen wirken auch als
Drucklager und können
erforderliche Schmierung enthalten, um starken Verschleiß der Klinken
zu vermeiden.
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Durch
Beseitigen der äußeren Laufringelemente
der Kupplungsanordnungen und Einbauen der Klinkenaussparungen direkt
in einen Leitrad- bzw. Reaktormechanismus oder ein anderes ähnliches Element
werden Material- und Herstellungskosten verringert. Ähnlich kann
das innere Laufringelement weggelassen und die Einkerbungen direkt
in ein Mittelwellenelement oder Ähnliches
eingebaut werden. Auch das kann Einsparungen bei Material, Fertigungszeit
und -kosten bewirken.
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Die
Einweg-Klinkenkupplungsanordnung der vorliegenden Erfindung findet
insbesondere in Fahrzeuggetrieben Verwendung und kann in Umgebungen
eingesetzt werden, wo beide Laufringe sich drehen oder wo eines
der Laufräder
feststehend ist. Die Erfindung kann ebenso in jedem Mechanismus
benutzt werden, wo ein Zwangsanschlag erwünscht ist, um eine unerwünschte Umkehr-
oder Rückwärtsdrehung
wie bei einem Aufzugsmechanismus oder Ähnliches zu vermeiden.
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Andere
Merkmale, Nutzen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung der Erfindung offensichtlich, wenn
sie mit den begleitenden Zeichnungen und den anhängenden Ansprüchen geprüft wird.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 stellt
eine Einweg-Klinkenkupplungsanordnung, die die Erfindung nicht verkörpert;
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht
von einem Teil der in 1 gezeigten Kupplungsanordnung;
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3 und 4 zeigen
eine alternative Anordnung, die Federelemente benutzt, wobei 4 einen
Aufriss und 3 eine Explosionsansicht davon darstellt;
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5 und 6 zeigen
unvollständige Querschnitte
der in 4 gezeigten Anordnung, wobei die Querschnitte
jeweils entlang der Linien 5-5 und 6-6 in 4 und in
Richtung der Pfeile genommen wurden;
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7 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Teils der in 4 gezeigten Kupplungsanordnung;
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8, 9 und 10 stellen
verschiedene Klinkenelemente zum Gebrauch mit einem ersten Federtyp-Klinkenmechanismus
dar, die nicht die vorliegende Erfindung verkörpern;
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11 und 12 veranschaulichen
Klinkenelemente zur Verwendung mit einem zweiten Federtyp-Klinkenmechanismus,
der nicht die vorliegende Erfindung verkörpert;
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13 und 14 stellen
eine weitere Kupplungsanordnung dar, die nicht die vorliegende Erfindung
verkörpert,
wobei 14 ein Aufriss und 13 eine
Explosionsansicht davon ist;
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15 und 16 zeigen
unvollständige Querschnitte
der in 14 gezeigten Kupplungsanordnung,
wobei die Querschnitte jeweils entlang der Linien 15-15 und 16-16
in 14 und in Richtung der Pfeile genommen wurden;
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17 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Teils der in 14 gezeigten Kupplungsanordnung;
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18 und 19 bilden
einen weiteren Bandfeder-Kupplungsmechanismus ab;
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20 und 21 bilden
einen Schraubenfeder-Kupplungsmechanismus ab;
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22 bildet
einen Kupplungsmechanismus ab, der ein Zungenelement verwendet;
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23 bis 27 stellen
Ausführungsformen
der Erfindung dar, einschließlich
Ausführungsformen
mit elastischen Elementen, die sich im Wesentlichen quer zur Länge der
Klinkenelemente erstrecken;
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28 bis 33A stellen Kupplungsmechanismen mit breiten Federelementen
dar;
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34 zeigt
einen Kupplungsmechanismus, der nicht im Einlang mit dieser Erfindung
ist, bei dem die Klinkenaussparungen direkt in eine Leitrad-Reaktor-Baugruppe
eingebaut sind;
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35 ist
ein Querschnitt der Anordnung von 34, der
entlang der Linie 35-35 in 34 und
in den Pfeilrichtungen genommen wurde;
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36 zeigt
eine alternative Bauart der in 34–35 gezeigten
Anordnung;
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37 ist
ein vergrößerter Teil
der in 36 gezeigten Anordnung;
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38 ist
eine perspektivische Ansicht der Verstärkungselemente, die in der
in 36–37 gezeigten
Anordnung verwendet werden;
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39 stellt
einen Kupplungsmechanismus dar, bei der die Eingriffskerben für die Klinkenelemente
direkt an einem Wellenelement eingebaut sind;
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40 stellt
weitere Klinken- und Aussparungselemente zur Verwendung mit einem
Kupplungsmechanismus dar;
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41 bildet
einen weiteren Kupplungsmechanismus ab, der die Erfindung nicht
verkörpert;
und
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42 bis 44 bilden
die derzeit bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ab.
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Detaillierte
Beschreibunq
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1 stellt
schematisch einen Typ einer Einweg-Klinkenkupplungsanordnung 20 dar.
Die Anordnung 20 enthält
ein inneres Laufringelement 22, ein äußeres Laufringelement 24 und
eine Vielzahl von einzelnen Klinkenelementen 25. Die Klinkenelemente 25 sind
in Aussparungen 26 im äußeren Laufringelement
positioniert. Eine Vielzahl von Einkerbungen 28 ist in
der äußeren Begrenzungsfläche bzw.
dem Umfang des inneren Laufringelements 22 platziert. Die
Einkerbungen sind mit Zähnen
ausgestattet, die so geformt sind, dass sie eine Drehung der beiden Laufringe
gegeneinander in einer Richtung verhindern, aber eine Drehung in
der anderen Richtung gestatten.
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Wenn
in 1 die Relativbewegung des inneren Laufringelements 22 zu
dem äußeren Laufringelement 24 in
Richtung des Uhrzeigers erfolgt, dreht sich der innere Laufring
frei. Wenn die Relativbewegung des inneren Laufrings 22 gegenüber dem äußeren Laufring 24 gegen
den Uhrzeigersinn erfolgt, werden das innere Laufringelement und
das äußere Laufringelement
durch eine der Klinken 25 miteinander verriegelt. In 1 wird
diesbezüglich
die verriegelte Klinke mit dem Bezugszeichen 25' gekennzeichnet.
Die Klinke 25' überträgt Kraft über die
Aussparung 26 im äußeren Laufringelement
und die Einkerbung 28 im inneren Laufringelement.
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In
der in 1 gezeigten Kupplungsanordnung werden zehn Aussparungen 26 und
zehn Klinkenelemente 25 zusammen mit elf Einkerbungen 28 im
inneren Laufringelement 22 gezeigt. Obwohl die in 1 gezeigte
Anordnung nur eine Klinke 25' im
Eingriff zeigt, können
mehr als eine Klinke in Eingriff kommen, was von der relativen Anzahl
und Lage der Klinken und Einkerbungen wie auch den Fertigungstoleranzen
abhängt.
Mathematisch kann mehr als ein Klinkenelement in Eingriff kommen,
wenn sowohl die Anzahl der Klinken als auch die Anzahl der Einkerbungen
durch einen gemeinsamen Nenner größer eins ganzzahlig teilbar
sind.
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Teils einer in 1 gezeigten Kupplungsanordnung.
Die in 2 gezeigte Klinke 25 ist in der freilaufenden Stellung
abgebildet. Der Querschnitt der Klinke 25 besitzt einen
Gipfelpunkt bzw. Drehpunkthöcker 30, der
durch die Schnittlinie von zwei im Wesentlichen flachen Seiten 32 und 34 ausgebildet
ist. Der Gipfelpunkt 30 des Querschnitts bildet einen Drehpunkthöcker mit
der Aussparung 26 des äußeren Laufrings, die
so geformt ist, dass sie das Klinkenelement aufnimmt. In diesem
Zusammenhang besitzt die Aussparung 26 im Wesentlichen
gerade Seiten 36, 37,38 und 39.
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Nach
der in 2 gezeigten Anordnung ist der Schwerpunkt (CM)
des Klinkenelementes 25 links von dem Drehpunkthöcker 30 platziert.
Auf diese Weise veranlasst, wenn die Kupplungsanordnung 20 sich
dreht, eine Zentrifugalkraft (CF) am Schwerpunkt (CM) die Klinke 25 sich
zur Eingriffsstellung hin zu bewegen, d.h. die Stellung, in der
sie mit der Kerbe 28 im inneren Laufringelement 22 im
Eingriff ist. Das Drehmoment auf das Klinkenelement 25 ist
proportional zum tangentialen Abstand des CM vom Höcker 30.
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Obwohl
die in 1 und 2 gezeigte Bauart ein Klinkenelement
zeigt, bei dem der Schwerpunkt zusammen mit der Aussparung im äußeren Laufring
so positioniert ist, dass die Klinke sich tendenziell zur Eingriffsstellung
hin bewegt, können auch
andere Konstruktionen verwendet werden. Zum Beispiel kann die Geometrie
der Klinke geändert
werden, um eine Klinke mit der Tendenz sich zu Lösen bereitzustellen. Auf diese
Weise kann der CM rechts von dem Drehpunkthöcker 30 platziert
werden.
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Die
Aussparung 26 im äußeren Laufring weist
auch einen Gipfelpunkt oder Vertiefung 40 auf, die zu dem
Drehpunkthöcker 30 des
Klinkenelements 25 passt. Der Gipfelpunkt 40 in
der Aussparung hält
die Klinke 25 in der geeigneten Begrenzungsstellung für freie
Bewegung in der Aussparung. Dies verhindert, dass die Enden 42 und 43 der
Klinke 25 mit den jeweiligen Seiten 36 und 39 der
Aussparung in Kontakt kommen. Wenn die Klinkenenden mit den angrenzenden
Flächen
der Aussparung des äußeren Laufrings
in Kontakt kämen,
könnte
Reibung die Klinkenbewegung zum Eingriff hin verlangsamen. Es ist
bevorzugt erwünscht,
dass sich die Klinken so schnell wie möglich zum Eingriff mit dem
inneren Laufringelement hin drehen.
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Der
Höcker
der Klinke ist gegenüber
dem Schwerpunkt der Klinke genau platziert, ungeachtet der genauen
Lage der Klinke gegenüber
dem äußeren Laufringelement.
Dies gestattet eine genaue Steuerung der Eingriffskraft, die für den Betrieb
bei hoher Geschwindigkeit bevorzugt wird. Dies wird auch mit einer
verhältnismäßig einfachen
Geometrie erreicht, die ohne eine Achse, getrennte Schwenkelemente
oder Ähnliches
auskommt. Ferner ist die Aussparung des äußeren Laufrings so gestaltet, dass
sie auch einen entsprechenden Gipfelpunkt oder eine Vertiefung besitzt,
die die Klinke in einer genauen Lage in der Aussparung hält. Diese
Lage verhindert es, dass die Klinke mit den Seiten oder Enden der
Aussparung in Kontakt kommt, wenn sie sich zum Eingriff hin schwenkt.
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Die
Klinkenelemente 25 sind bevorzugt aus einem gehärteten Stahlmaterial
hergestellt und aus Stücken
ausgebildet, die aus gezogenem Draht geschnitten werden. Dies gestattet
eine genaue Steuerung der Klinkengeometrie und erlaubt auch eine
genaue Steu erung des Schwerpunktes gegenüber dem Gipfelpunkt oder Drehpunkthöcker 30.
In dieser Hinsicht kann der Schwerpunkt innerhalb einer Toleranz von
0,0254 mm (0,001 Inch) gesteuert werden.
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Die
in 3 bis 8 gezeigte Bauart ist in den
Zeichnungen im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 50 gekennzeichnet.
In der Einweg-Klinkenkupplungsanordnung 50 wird eine Feder
benutzt, um eine Neigungskraft auf die Klinkenelemente zum Eingriff
hin auszuüben.
Eine Feder wird insbesondere für Klinken
benötigt,
die zentrifugal gelöst
werden, wie auch für
Eingriffsklinken, die in Eingriff kommen müssen, wenn das äußere Laufringelement
feststehend ist. In 3 bis 8 enthält die Anordnung 50 ein äußeres Laufringelement 52,
ein inneres Laufringelement 54, eine Vielzahl von Klinkenelementen 56 und ein
Paar in sich geschlossene, ringförmige
Schraubenfedern 58 und 60. Ein Paar Sicherungsscheiben 62 und 64 werden
in der in 3 gezeigten Ausführungsform
auch vorgesehen und unten weiter besprochen.
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Wie
in 7 hauptsächlich
gezeigt wird, sind die Klinkenelemente 56 in Aussparungen 66 in
den äußeren Laufringelementen 52 platziert
und so eingerichtet, dass sie mit den Kerben 68 in dem
inneren Laufring 54 in Eingriff kommen. Die in sich geschlossenen,
ringförmigen
Schraubenfedern 58 und 60, von denen nur eine
in 7 gezeigt wird, sind aus dünnem Ringdraht hergestellt
und gewöhnlich
verfügbar.
Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform, die
zwei in sich geschlossene, ringförmige
Schraubenfedern 58 und 60 benutzt, wird wie in 8 gezeigt
eine Vielzahl von Klinkenelementen 56 verwendet. Jedes
der Klinkenelemente 56 besitzt ein Paar Vertiefungen oder
seitliche Nuten 70 und 72. Die in sich geschlossenen,
ringförmigen
Schraubenfedern 58 und 60 sind in den Nuten 70 und 72 platziert,
wenn die Klinkenelemente im äußeren Laufring
untergebracht sind. Der übrige
Aufbau des Klinkenelementes 56 ist ähnlich zu Klinkenelement 25,
das oben mit Bezug zu 1 und 2 beschrieben
wurde; in dieser Hinsicht besitzen die Klinkenelemente Drehpunkthöcker 74,
die zu den Gipfelpunkten oder Vertiefungen 76 in den Aussparungen 66 passen.
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Die
Wirkungsweise der Federelemente 58 und 60 wird
mit Bezug zu Feder 58 und den Klinkenelementen 56 in 7 gezeigt.
Wenn in dieser Hinsicht die Klinkenelemente in ihrer gelösten Stellung sind, übt die in
sich geschlossene, ringförmige Schraubenfeder 58 eine
Kraft in Richtung des äußeren Laufringelements
und folglich zur Eingriffposition des Klinkenelements hin aus. Diese
Feder liefert eine Kraft F (wie in 7 gezeigt)
gegen die Fläche 80 eines
jeden Klinkenelementes. Wenn die Klinkenelemente 56 in
ihrer Eingriffsposition sind, d.h. in Eingriff mit den Einkerbungen 68 in
dem inneren Laufring, ist das Federelement entspannt und übt keine
Federkraft auf die Klinkenelemente aus. Dies wird mit Bezug zu dem
mittleren Klinkenelement 56 in 7 gezeigt.
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Die
Federkraft kann auch so angeordnet sein, dass sie an einer einzelnen
Seitennut oder einer Mittelnut der Klinkengeometrie wirkt. Dies
wird jeweils in 9 und 10 gezeigt,
wo die Klinkenelemente mit den Bezugszeichen 82 und 84 gekennzeichnet
sind. Die in sich geschlossene, ringförmige Schraubenfeder ist in
unterbrochenen Linien dargestellt und mit Bezugszeichen 86 bezeichnet.
Wenn eine von den in 9 und 10 gezeigten
Klinken mit der in 3 bis 7 gezeigten
Bauart benutzt wird, dann wird die Lage der in sich geschlossenen, ringförmigen Schraubenfeder
und die Anzahl der vorgesehen, in sich geschlossenen, ringförmigen Schraubenfedern
entsprechend angepasst.
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Öffnung oder
Loch 81 im inneren Laufring 54 (6)
bietet eine Zugangsöffnung
zum Schmieren bezüglich
des Getriebes oder anderer Mechanismen, in denen die Einweg-Kupplungsanordnung 50 eingesetzt
wird. Es werden bevorzugt mehrere Zugangsöffnungen in der Kupplungsanordnung
vorgesehen.
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Die
Federkraft an den Klinkenelementen kann auch auf andere Weise aufgebracht
werden. Wie in 11 und 12 gezeigt
besitzt das Klinkenelement 90 eine sich längs oder
axial erstreckende Nut 92. Eine kleine Bandfeder 94 wird
benutzt, um eine Federkraft (SF) in Richtung von Pfeil 96 auszuüben. Die
Bandfedern 94 werden bevorzugt von dünnen Streifen aus Federstahlmaterial
abgeschnitten und sind in den Nuten 92 platziert, um eine
Kraft SF zum Eingriff der Klinkenelemente 90 hin auszuüben.
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Die
in 3 bis 6 gezeigten Scheiben 62 und 64 sind
auch als axiale Sicherungsvorrichtungen oder -elemente bekannt und
können
zur Verbesserung oder Verstärkung
der Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Die
Elemente 62 und 64 halten die Klinkenelemente
axial (längs)
in der Kupplungsanordnung fest. Die Sicherungselemente halten auch
die inneren und äußeren Laufringe
in axialer Ausrichtung, während
sie freie Relativdrehung gestatten. Ferner wirken die axialen Sicherungselemente
als Drucklager zwischen der Kupplungsanordnung und äußeren Teilen
des Mechanismus, die sich relativ zu der Kupplungsanordnung drehen,
und müssen
eine Axiallast durch die Anordnung tra gen. Schließlich können die
axialen Sicherungselemente (Scheiben) 62 und 64 Schmiermittel
in der Kupplungsanordnung halten, das zur Vermeidung von übermäßigem Verschleiß der Klinkenelemente erforderlich
ist.
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Die
Scheiben 62 und 64 können durch eine Presspassungsanordnung,
Aufeinanderschichten, Schweißen
oder mechanische Befestigung auf herkömmliche Weise mit dem äußeren Laufring
verbunden werden.
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Ein
Halteelement (Sicherung) aus Spritzgusskunststoff kann ebenfalls
verwendet werden. Solch ein Element 100 wird in 13 bis 17 gezeigt.
In diesen Zeichnungen wird die Einweg-Klinkenkupplungsanordnung
gewöhnlich
mit Bezugszeichen 102 bezeichnet. Zusammen mit dem Halteelement 100 enthält die Anordnung 102 ein äußeres Laufringelement 104,
eine inneres Laufringelement 106, ein Vielzahl von Klinkenelementen 108,
ein in sich geschlossenes, ringförmiges
Schraubenfedernelement 110 und ein zweites Halteelement 112.
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Diesbezüglich können in
der in 13–17 gezeigten
Kupplungsanordnung die Klinkenelemente 108 von jedem Typ
sein, der vorher gezeigt und beschrieben wurde. Zusätzlich sind
die Klinkenelemente 108 in Aussparungen 124 im äußeren Laufringelement
enthalten und kommen mit Einkerbungen 122 im inneren Laufringelement
auf dieselbe Weise in Eingriff, die oben mit Bezug zu 1 bis 12 beschrieben
wurde.
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Das
Halteelement 100 hat eine Vielzahl von Flanschen oder aufrecht
stehenden, spitzwinkligen Leitelementen 118 so aufgestellt,
dass sie jeweils innerhalb des ringförmigen Raumes zwischen dem
inneren und dem äußeren Laufring 106 und 104 positioniert
sind. Das Element 100 ist ein radialer Lagerhalter für die Klinken
und die Laufringelemente, und wirkt auch als Schmierölsperre
für die
Schmierung. Die Halteelemente 100 und 112 werden
bevorzugt zusammen angebracht, um die Kupplungsanordnung axial zusammenzuhalten.
Die Halteelemente wirken auch als Drucklager zwischen der Anordnung
und äußeren Teilen
des Mechanismus, die sich relativ zur Kupplungsanordnung drehen,
und tragen die Axiallasten durch die Anordnung. Die Haltelemente 100 und 112 können auf
jede herkömmliche
Weise, wie etwa durch Presspassungsanordnung, Aufeinanderschichten,
Ultraschall-Schweißen, mechanische
Befestigung oder Ähnliches
miteinander verbunden werden. Das Halteelement 100 wird
bevorzugt aus einem Spritzguss-Kunststoffmaterial hergestellt und besitzt
bevorzugt auch einen niedrigen Reibungskoeffizienten, so dass es
gegenüber
gewöhnlichen Stahl-auf-Stahl-Lagern
verbesserte Lagereigenschaften zur Verfügung stellen kann.
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Eine
weitere Kupplungsanordnung mit Bandfeder wird in den 18 und 19 gezeigt.
Hier werden Klinkenelemente 90' benutzt, die dieselben wie die
zuvor beschriebenen Klinkenelemente 90 sind und die eine
Axialnut 92' aufweisen.
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Ein
Bandfederelement 130 besitzt eine ringförmige Gestalt und ist so eingerichtet,
dass es zwischen die inneren und äußeren Laufringelemente der Kupplungsanordnung
passt. Das Element 130 wird bevorzugt aus Federstahl gefertigt
und besitzt eine Vielzahl von Öffnungen
oder Ausschnitten 132 (nur eine davon wird gezeigt), die
alle ein Zungenelement 134 haben. Die Klinkenelemente 90' sind in den Öffnungen 132 positioniert
und die Zungenelemente befinden sich in den Nuten 92'. Die Bandfederelemente 130 liefern
durch die Zungenelemente 134 eine Vorspannkraft auf die
Klinkenelemente 90' in
Richtung auf den Eingriff mit den Einkerbungen an dem inneren Laufringelement.
Obwohl das in 18 dargestellte Zungenelement 134 nur
einen kleinen Teil der Breite des Ausschnitts 132 und der
Breite der Klinke 90' abdeckt,
sollte es verständlich
sein, dass an dem Federelement 130 auch Zungen vorgesehen
werden können,
die sich weiter oder ganz über
die Breite des Ausschnitts und des Klinkenelementes erstrecken können.
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Der
Federmechanismus zum Vorspannen der Klinkenelemente zum Eingriff
mit den Einkerbungen des inneren Laufrings hin kann über eine
weite Bandbreite an Formen verfügen.
Anders als bei den oben beschriebenen, in sich geschlossenen, ringförmigen Schraubenfedern
und Bandfedern, können auch
andere Federelemente wie zylindrische Schraubenfedern, Blattfedern
und Ähnliches
verwendet werden. In dieser Hinsicht wird z.B. in 20 und 21 eine
Bauweise mit zylindrischer Schraubenfeder gezeigt. Eine oder mehrere
zylindrische Schraubenfedern 140 sind in Aussparungen oder Bohrungen 142 positioniert,
die mit den Aussparungen 144 im äußeren Laufringelement 146 verbunden sind.
Die zylindrischen Schraubenfedern 140 spannen die Klinkenelemente 148 radial
nach innen hin auf das innere Laufringelement vor.
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In
der in 22 bis 24 gezeigten
Bauweise erstrecken sich die elastischen Vorspannelemente quer über die
ganze oder im Wesentlichen ganze Breite des Klinkenele ments. In 22 (die sich
auf die in 18 und 19 gezeigte
Bauweise bezieht) besitzen die Klinkenelemente 160 eine
axiale Nut 162. Ein bandartiges Federelement 164 mit
einer ringförmigen
Gestalt ist so eingerichtet, dass es zwischen das innere und äußere Laufringelement
der Kupplungsanordnung passt. Das Element 164 wird bevorzugt
aus Federstahl hergestellt und besitzt eine Vielzahl von Öffnungen
oder Ausschnitten 166 (nur eine davon wird gezeigt) mit
einem Zungenelement 168. Die Klinkenelemente 160 sind
in den Öffnungen 166 positioniert,
und die Zungenelemente 168 befinden sich in den Nuten 162.
Das Bandfederelement 164 sorgt durch die Zungenelemente 168 für Vorspannkräfte auf
jedes der Klinkenelemente 160 in der Kupplungsanordnung
zum Eingriff mit den Kerben am inneren Laufringelement hin.
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Das
Federzungenelement 168 ist breiter als das Federzungenelement 134,
welches bei der in 18 und 19 verwendeten
Bauweise benutzt wird. Das breite Federelement verringert die Erscheinungsform
des Rollens beim Schwenken des Klinkenelementes. Als Folge davon
vermeidet das breite Federelement ein Klappern der Klinke während des Freilaufmodus
im Betrieb der Kupplungsanordnung. Die breite Federstruktur begrenzt
nicht nur die Erscheinungsform des Rollens beim Schwenken, sondern
verstärkt
auch das Befeuchten der Klinkenelemente mit Fluid.
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Eine
weitere Ausführungsform
der ein breites Federelement benutzenden Erfindung ist in 23 und 24 gezeigt.
In dieser Ausführungsform
ist ein breites Federelement 170 vom Akkordeon-Typ (oder
Z-Feder) radial vom Klinkenelement 172 nach außen angeordnet.
Das Federelement 170 ist in einem Einschnitt bzw. einer
Aussparung 174 im äußeren Laufringelement 176 positioniert,
die mit der Klinkenaussparung 178 in Verbindung ist. Das
Federelement 170, das bevorzugt aus Federstahl oder einem
gleichwertigen Material hergestellt wird, drückt die Nase 180 des
Klinkenelements 172 zum Eingriff mit den Einkerbungen des
inneren Laufringelements. Die Breite des Federelementes 170 begrenzt
die Erscheinungsform des Rollens beim Schwenken des Klinkenelements.
Auch Fluid- und Reibungsbefeuchtung werden mit dieser Konstruktion
erreicht. Die Breite des Federelements 170 ist bevorzugt
im Wesentlichen dieselbe wie die Breite des Klinkenelements, obwohl
sie auch etwas größer sein
kann, wenn es der Raum zulässt.
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Eine
Art von Akkordeon- oder Z-Typ-Federelement 200, die in
der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, ist in 25 bis 27 gezeigt. Das
Federelement 200 wird aus einem einzelnen Stück Federstahl
oder aus gleichwertigem Material hergestellt und in der abgebildeten
Weise geschnitten und gefaltet. Bei Federelement 200 sind
die Falten 202 in tangentialer (ringförmiger) Richtung (quer zur
axialen Richtung der Kupplung) ausgerichtet, wobei die Falten an
den Enden angrenzend an die äußeren oder
seitlichen Flächen
der Laufringelemente der Kupplung positioniert sind.
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Das
Federelement 200 wird verwendet, um das Klinkenelement 204 im äußeren Laufringelement 206 in
einer Richtung zum Eingriff mit den Einkerbungen am inneren Laufringelement
hin vorzuspannen. Das Federelement 200 erstreckt sich bevorzugt über die
gesamte Breite oder im Wesentlichen über die ganze Breite des Klinkenelements 204.
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Ein
anderes breites Federelement 210 wird in 28 bis 33A gezeigt, das jedoch nicht die vorliegende
Erfindung verkörpert.
Dieses Federelement ist ein einzelnes Federelement aus Edelstahl (Federhärte oder
hohe Ausbeute) und wird in die gezeigte Form gebogen. Das Federelement 210 besitzt einen
umgekehrten V-förmigen
Abschnitt 212, der um eine Niet 214 herum befestigt
ist, welche wiederum in Zusatzaussparung 213 gesichert
ist, die an die Hauptklinkenaussparung 216 im äußeren Laufringelement 215 angrenzt.
Der flache Flanschabschnitt 218 des Federelements 210 passt
unter den ausgesparten Abschnitt 222 des Klinkenelements 220 und wirkt
zur Vorspannung des Klinkenelementes zum Eingriff mit den Einkerbungen 224 im
inneren Laufringelement 226. Das Klinkenelement 220 weist
an einer Fläche
auch eine ausgesparte, gekrümmte
Nut 228 auf, um zu vermeiden, dass die Klinke an der Oberfläche der
Aussparung haften bleibt.
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Wie
im Querschnitt von 33A gezeigt sind die Außenabschnitte 213A und 213B des
V-förmigen
Abschnitts 212, wenn das Federelement 210 in der
Kupplungsanordnung zusammengebaut ist, gegen die Zusatzaussparung 213 verankert,
während
der Mittelteil 213C gegenüber dem Nietelement 214 verankert
ist. Auch wird bevorzugt ein Paar Unterlegscheiben oder Scheiben 219 vorgesehen,
um beim Halten des Federelements 210 an Ort und Stelle
in der Kupplungsanordnung zu helfen.
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Die
breiten Federelemente von dem Typ, wie sie in 22 bis 33A gezeigt werden, können in den Kupplungsanordnungen
an verschiedenen Stellen platziert werden. und können an verschiedenen Typen
von Klinkenkupplungsanordnungen eingesetzt werden, einschließlich herkömmlichen
Klinkenkupplungen, Klinkenkupplungen mit Drehpunkthöcker an den
Klinkenelementen und Planetenklinkenkupplungen. Wenn erwünscht können ferner
verschiedene innere und/oder äußere Laufringelemente
aus der mechanischen Struktur entfernt werden, in welcher der Kupplungstypmechanismus
verwendet wird, und die Klinkenaussparungen und eingreifenden Einkerbungen
zur „Verriegelung" können direkt
in den eingreifenden mechanischen Strukturteilen, wie Rotor oder
Welle, ausgebildet werden.
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In 34 bis 44 werden
wechselnde Ausführungsformen
zum Gebrauch mit der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsformen können verbesserte
Werte bei den Kosten, den Fertigungs- und Montageabläufen wie
auch eine verbesserte Leistungsfähigkeit
liefern.
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Wie
in 34 bis 35 gezeigt
sind die Klinkenaussparungselemente direkt als Teil eines Leitrads
bzw. Reaktorelements 250 für einen Drehmomentwandler oder Ähnliches
eingebaut. Das Element 250 kann ein integrales Teil sein,
das einen Einweg-Kupplungsmechanismus erfordert. Das Element 250 ist
bevorzugt aus einem Aluminium oder einem anderen Material hergestellt,
das relativ einfach gegossen und spanend verformt werden kann. Eine Vielzahl
von Aussparungselementen 252 wird direkt in der inneren
Durchmesserfläche 254 des
Elements 250 ausgebildet und/oder spanend bearbeitet. Die
in den Aussparungen 252 positionierten Klinkenelemente 256 können von
den hier gezeigten und beschriebenen Typen sein, und können zur
Eingriffsposition hin gedrängt
werden, indem der Schwerpunkt CM an vorbestimmter Lage positioniert
wird oder durch eine der verschiedenen Typen von Federelementen
oder -mechanismen, die alle hierin besprochen wurden.
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Das
Innenelement 260 kann ein typisches inneres Laufringelement
des oben besprochenen Typs sein, das eine Vielzahl von Verriegelungseinkerbungen 262 aufweist,
die um dessen Außendurchmesser 264 herum
angeordnet sind. Alternativ kann das mittlere Wellenelement, das
typischerweise durch Eingriffszähne,
Schiebekeilelemente 266 oder Ähnliches mit dem inneren Laufringelement
in Eingriff ist, Einkerbungen aufweisen, die direkt am Außenumfang der
Welle spanend bearbeitet oder gegossen wurden, wodurch das innere
Laufringelement beseitigt wird. Eine derartige Ausführungsform
ist in 39 gezeigt, wo eine Vielzahl
von Einkerbungen 262' an einem
Wellenelement 270 vorgesehen ist, das typischerweise hohl
ist, und das Wellenelement ist dann mit Element 272 in
Eingriff, welches ein äußeres Laufringelement,
ein Leitrad- bzw. Reaktorelement oder Ähnliches sein kann. Wellenelement 270 kann z.B.
Teil eines Fahrzeuggetriebes sein.
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Nach
Wunsch des Kupplungskonstrukteurs und/oder im Einklang mit den Betriebsspezifikationen und
Parametern für
den Kupplungsmechanismus kann jede Anzahl von Aussparungen und Einkerbungen
vorgesehen werden. Die in 34 bis 35 gezeigte
Bauweise ist mit drei Aussparungen und Klinkenelementen ausgestattet,
die gleichmäßig über den
Innenumfang/-durchmesser des Außenelementes 250 verteilt
sind. Um wirksam und leistungsfähig mit
dieser Anzahl von Klinkenelementen in Eingriff zu kommen und dem
Kupplungsmechanismus zu gestatten, sich in der gewünschten
Zeit mit begrenztem Spiel (z.B. zwölf Grad) zu verriegeln, werden
bevorzugt zehn Einkerbungen im inneren Element vorgesehen.
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36–38 bilden
eine Kupplungsanordnung ab, in der Einlegeelemente 280 vorgesehen sind.
Die Einlegeelemente 280 werden aus Stahl oder einem anderen
harten oder gehärteten
Material hergestellt und benutzt, um Schaden an weichen Materialien
zu vermeiden, die für
das äußere Leitrad, Reaktor
oder Element 250 verwendet werden, wenn der Kupplungsmechanismus
in Betrieb ist. Die Einfügungen
können
aus gestanztem Stahl oder Ähnlichem
sein.
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Die
Aussparungselemente 282 im Element 250 sind mit
einem größerem Raum
oder Bereich versehen, damit die Einlegeelemente 280 darin
untergebracht werden können.
Die Einlegeelemente werden durch Presspassung, Gesenkschmieden oder
anderweitig in den Aussparungen 282 dauerhaft befestigt.
Die Klinkenelemente 256 sind wie gezeigt innerhalb der
pfannenförmigen
Einlegeelemente positioniert.
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Ein
anderer Typ von Klinkenelement, der eingesetzt werden kann, wird
in 40 gezeigt. Hier besitzt das Klinkenelement 300 eine
unterschiedliche Größe und Abmessungen
gegenüber
den oben gezeigten Klinkenelementen. Insbesondere weisen die Klinkenelemente 300 eine
größere Höhe H in
radialer Richtung auf. Dies erhöht
die Belastungsfähigkeit des
Kupplungsmechanismus.
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Wie
bei den andern oben vorgestellten Bauweisen ist das Klinkenelement 300 in
einer Aussparung 302 in einem weiteren Element 304 untergebracht,
das ein äußerer Laufring,
ein Leitrad bzw. Reaktor oder Ähnliches
sein kann. Der Schwerpunkt CM des Klinkenelementes 300 kann
wie gezeigt relativ zum Gipfelpunkt bzw. Drehpunkthöcker 306 so
positioniert sein, dass durch Drehung des äußeren Elementes 304 eine
Klinkeneingriffskraft er zeugt wird. Ähnlich ist eine Vielzahl von
Einkerbungen 310 im Innenelement 312 ausgebildet,
das ein innerer Laufring, ein Wellenelement oder Ähnliches
sein kann.
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Es
kann auch eines der Federelemente oder -mechanismen derjenigen Typen
und Ausbildungsformen verwendet werden, die oben besprochen wurden,
um zu helfen eine Neigungskraft auf die Klinkenelemente 300 zum
Eingriff hin auszuüben.
Die Verwendung der Sicherungsscheiben oder der Drucklager an einer
oder mehreren Seiten des in 40 gezeigten
Einweg-Klinkenkupplungsmechanismus kann auch vorgesehen werden.
Ferner können
auch geeignete Schmierkanäle
und -öffnungen vorgesehen
werden, wie sie herkömmlich
im Bereich der Kupplung benutzt werden.
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Das äußere Element
kann auch als ein Einlegeteil vorgesehen werden, das mit einem Leitrad, einem
Reaktor oder einem anderen mechanischen Element verbunden ist. Das
wird in 41 gezeigt. Das äußere Element 320 besitzt
eine ringförmige
Gestalt und ist so eingerichtet, dass es in den Hohlraum bzw. die
Aussparung 322 in dem Leitrad, dem Reaktor oder dem anderen
Element 324 passt. Das äußere Element 320,
das bevorzugt aus einem Metallmaterial hergestellt wird, kann durch
Presspassen oder durch Keilelement 326 in Element 324 verkeilt
werden. Auf diese Weise kann das Element 324 aus preiswertem
Material wie etwa Kunststoffmaterial hergestellt werden. Die anderen
Abschnitte des Kupplungsmechanismus einschließlich des inneren Elements 260,
der Klinkenelemente 256 und Ähnlichem sind dieselben wie
weiter oben.
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Eine
weiter bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird in 42–44 gezeigt
und gewöhnlich
mit dem Bezugszeichen 350 gekennzeichnet. Diese bevorzugte
Ausführungsform
eines Einweg-Kupplungsmechanismus vom Klinkentyp besitzt im Wesentlichen
vier Teile: ein Leitradelement 352, ein inneres Laufringelement 354,
eine Vielzahl von Klinkenelementen 356 und eine Vielzahl
von Federelementen 358.
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Der
Innendurchmesser 360 des Leitradelementes 352 ist
spanend so bearbeitet, dass er das innere Laufringelement 354 bevorzugt
mit einem sehr kleinen Spiel (in der Größenordnung von 0,025–0,127 mm
(0,001–0,005
Inch) aufnimmt. Das Leitrad weist auch eine Vielzahl von im Innendurchmesser
ausgebildeten Aussparungen 362 auf, die die Klinkenelemente 356 unterbringen.
Die Klinkenelemente und Aussparungen sind ähnlich zu den oben beschriebenen
Klinkenelementen und Aussparungen mit der Ausnahme ausgebildet, dass
die Schwerpunkte (CM) relativ zu den Höckern 364 so angeordnet
sind, dass die Klinkenelemente zum Lösen vom Eingriff weg vorgespannt
sind.
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Das
innere Laufringelement 354 besitzt eine Vielzahl von Einkerbungen 366,
die an seinem äußeren Durchmesser
bzw. Oberfläche 368 ausgebildet sind.
Die Einkerbungen sind so gestaltet, dass sie eine Vielzahl von Zähnen 370 vorsehen,
die gebraucht werden, um mit den Klinkenelementen in Eingriff zu
kommen und die Drehung des Leitradelementes 352 in einer
Richtung relativ zu dem inneren Laufringelement 354 zu
verhindern. In der entgegengesetzten Richtung können die beiden Elemente 352 und 354 frei
drehen, d.h. im Freilauf. Der Innendurchmesser 372 des
inneren Laufrings 354 besitzt eine herkömmliche verkeilte Anordnung,
um mit z.B. einem feststehenden, am Getriebe verankerten Lagerwellenelement 374 in
Eingriff zu kommen.
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Die
Federelemente 358 sind Blattfederelemente, die aus gefalteten
Stücken
von Metallmaterial vom Federtyp, wie etwa Stahl, ausgebildet sind.
Das Material wird in eine Z-förmige Federanordnung
gefaltet, wobei die Längen 380 der
Federelemente in axialer Richtung des Kupplungsmechanismus positioniert
sind und die Endfalten 382 und freien Enden 384 der
Federelemente bei den oder in Nähe
der Enden der axialen Längen
der Klinkenelemente platziert sind. In dieser Hinsicht erstrecken
sich die Federelemente 358 bevorzugt im Wesentlichen über die
gesamte Länge
der Klinkenelemente 356 und üben gleichmäßig über die Klinkenelemente Eingriffsvorspannkräfte aus.
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Die
Federelemente 358 sind in Vertiefungen bzw. Aussparungen 390 positioniert,
die in dem Leitradelement 352 ausgebildet sind und sich
schneiden mit den oder sich öffnen
in die Klinkenaussparungen 362. Die Aussparungen 390 besitzen
eine Höhe „h", die ausreicht,
um die Federelemente 358 so in einem zusammengedrückten oder
vorgespannten Zustand zu halten, dass die Federelemente Vorspannkräfte auf
die Klinkenelemente ausüben.
Die Aussparungen 390 besitzen Längen „L", die im Wesentlichen den Längen der
Klinkenelemente entsprechen.
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In
der in 42 und 44 gezeigten
Ausführungsform
sind vier Klinkenelemente und acht Einkerbungen vorgesehen. In der
vorliegenden bevorzugten Ausführungsform
sind vier Klinkenelemente und zehn Einkerbungen vorgesehen. In Abhängigkeit
von der Konstruktion der Einweg-Kupplungsanordnung, ihrem beabsichtigten
Einsatz und der Umgebung können wie
oben bemerkt auch andere Anzahlen von Klinkenelementen und Einkerbungen
vorgesehen werden. Die Anordnung und Positionierung der Klinkenelemente
und Einkerbungen ist bevorzugt so vorgesehen, dass zwei Klinkenelemente
gleichzeitig in Eingriff kommen, um die Drehung des Kupplungsmechanismus
zu verhindern.
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Die
Aussparungen 362 können
in dem Leitradelement 352 je nach Wunsch durch Fräs- oder Räumvorgänge spanend
bearbeitet werden. Die Aussparungen können auch beim Gießen des
Leitrads ausgebildet werden. Ein Gießvorgang kann bevorzugt die
genaue Größe und Abmessungen
der Aussparungen zur Verfügung
stellen, um die Notwendigkeit zu vermeiden, sie auf eine Endabmessung
spanend zu bearbeiten.
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In
der in 42–44 gezeigten
bevorzugten Ausführungsform
kann der innere Laufring wie herkömmlicher Weise bekannt aus
einem Stahlmaterial hergestellt werden. Das äußere Element wird jedoch bevorzugt
aus Nichteisen-Metall wie Aluminium oder Kunststoff gefertigt. Diese
Materialien sind leichter als Stahl und sollen bevorzugt mit ausreichender
Festigkeit und Dauerhaftigkeit geliefert werden, um die Spezifikationen
und die erforderliche Leistungsfähigkeit
des Einweg-Kupplungsmechanismus bereitzustellen. Die Federelemente
und die Klinkenelemente können
aus jedem herkömmlichen
Material gemacht sein, das bei derzeitigen Einweg-Kupplungsmechanismen
Verwendung findet, wie etwa Stahl.
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Obwohl
für das äußere z.B.
Leitrad-Element ein Aluminiummetall-Material bevorzugt wird, können auch
andere Nichteisenmetall-Materialien verwendet werden. Dies schließt Titan,
Zink, Nickel und Superlegierungen ein, die gewöhnlich bei Anwendungen in Hochtemperaturmotoren
wie etwa bei Gasturbinenmotoren verwendet werden.
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Kunststoffmaterialien,
die für
das Leitradelement 352 verwendet werden können, umfassen
bevorzugt jene Materialen, die in heutigen Anwendungen mit hoher
Temperatur und hohen Spannungen eingesetzt werden. Diese Materialien
sollten eine hohe Zugspannungs- und
Biegefestigkeit aufweisen und sollten eine strukturelle Unversehrtheit
in Anwesenheit von Flüssigkeiten
und anderen Fluiden aufweisen, die gewöhnlich in Getriebesystemen
von Fahrzeugen oder Motoren benutzt werden.
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Sowohl
wärmehärtbare als
auch thermoplastische Materialien können in Betracht gezogen werden.
Polymere wie Polypropylen, Polyethylen (hohe Dichte bevorzugt),
Nylon und Polyvinylchlorid (hohes Molekulargewicht bevorzugt) sind
als geeignete Kunststoffmaterialien anzusehen. Kenner der Technik
werden leicht verstehen, dass verschiedene Entwurfsparameter durch
das Hinzufügen
von Weichmachern, Hitzestabilisatoren, Füllstoffen, Schmiermitteln and Ähnlichem
zum Polymer eingestellt werden können.
Die Kunststoffmaterialien können
auch mit Glasfasern oder Ähnlichem
verstärkt
werden. Schließlich
werden, wie im US-Patent Nr. 5.121.686 offen gelegt, Phenolharz-Kunststoffe,
die auch unter dem Handelsnamen Duroplast bekannt sind, bei der Herstellung
von Fahrzeugkupplungsanordnungen verwendet und sind auch zur Fertigung
der hierin beschriebenen Leitradelemente geeignet.
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Um
sicher zu stellen, dass die aufgrund des Eingriffs des Kupplungsmechanismus
auf die Klinken wirkenden Kräfte,
und folglich die auf die Aussparungswände in den Leitradelementen
ausgeübten Kräfte, nicht
die Aussparungen oder Leitradelemente beschädigen, können Einlegeelemente aus einem härterem Material
in jeder der Aussparungen vorgesehen werden. Es können so
Einlegeelemente des Typs vorgesehen werden, wie er oben mit Bezug
zu 36–38 beschrieben
worden ist. Ähnlich
können
die Aussparungswände
mit einer Härterschicht oder
einem -material ausgekleidet werden, wie durch die unterbrochene
Linie 392 in 43 gezeigt wird.