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DE102010026942B4 - Schaltkupplung - Google Patents

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DE102010026942B4
DE102010026942B4 DE102010026942.5A DE102010026942A DE102010026942B4 DE 102010026942 B4 DE102010026942 B4 DE 102010026942B4 DE 102010026942 A DE102010026942 A DE 102010026942A DE 102010026942 B4 DE102010026942 B4 DE 102010026942B4
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D11/00Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D11/14Clutches in which the members have interengaging parts with clutching members movable only axially
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D27/00Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor
    • F16D27/10Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings
    • F16D27/118Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings with interengaging jaws or gear teeth

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Abstract

Schaltkupplung (1), die in einen rotierenden Antriebsstrang zwischen einem antreibenden Teil (2) und einem abtreibenden Teil (3) eingliederbar ist, gekennzeichnet durch ein örtlich fixierbares Spulengehäuse (4) mit einer integrierten Elektromagnetspule (5), eine in dem Spulengehäuse (4) drehbar gelagerte und mit dem antreibenden Teil (2) verbindbare, eine innere, zweistufige (48, 49), sägezahnartige Halteverzahnung (21) und eine dieser frontal gegenüber liegende, sägezahnartige Stellverzahnung (13) aufweisende Positionierungseinheit (9), eine unter den Einfluss der Elektromagnetspule (5) sowie einer federnden Rückstellkraft (37) gestellte, axial verlagerbare Kuppeleinheit (26) mit einem zwischen der Halteverzahnung (21) und der Stellverzahnung (13) drehbar eingegliederten, zwei sägezahnartige Stirnverzahnungen (33, 34) umfassenden Laufring (27) und einen mit der Kuppeleinheit (26) über stirnseitige Planverzahnungen (43, 44) koppelbaren sowie mit dem abtreibenden Teil (3) verbindbaren Abtriebsflansch (45).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltkupplung, die in einen rotierenden Antriebsstrang zwischen einem antreibenden Teil und einem abtreibenden Teil eingliederbar ist, gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine Schaltkupplung in einem rotierenden Antriebsstrang dient dazu, eine Drehmomentübertragung von einem antreibenden Teil zu einem abtreibenden Teil (beispielsweise von einer Antriebs- zu einer Arbeitsmaschine) herzustellen oder zu unterbrechen. Dabei ist sowohl für die Schaltbewegung als auch für das nachfolgende Offen- bzw. Geschlossenhalten der Schaltkupplung eine externe Zufuhr von Energie erforderlich. Dies ist mit einem vergleichsweisen hohen Energieverbrauch und folglich auch mit entsprechenden Energiekosten verbunden, insbesondere dann, wenn die Schaltkupplung elektrische Energie benötigt.
  • Aus dem Stand der Technik ist die DE 601 24 478 T2 bekannt geworden, die eine Kupplung zum drehfesten Verbinden von Antriebswellen beschreibt. Die elektromagnetische Kupplung soll im nicht angeregten Zustand die drehbare Verbindung einer Welle eines Motors mit der Welle eines Webstuhls ermöglichen, während sie bei Anregung die Drehung der einen Welle von der anderen abrücken muss. Auf diese Weise soll die synchrone Verbindung zwischen den Wellen auch bei Fehlen von Energie aufrecht erhalten werden. Das Kuppeln erfolgt über eine axialbewegliche Scheibe, die über stirnseitige Eingriffsmittel verfügt.
  • Aus der JP 2001 248 663 A ist eine weitere Ausführungsform einer elektromagnetischen Kupplung bekannt, die ebenfalls nach dem Prinzip einer in Axialrichtung verlagerbaren Scheibe arbeitet und beidseitig mit axialwirkenden Kupplungszähnen ausgestattet ist.
  • Zum grundlegenden Stand der Technik sind formschlüssig arbeitende elektromagnetisch betätigbare Kupplungen zu zählen, wie sie in der DE 26 04 380 A1 , DE 32 29 192 A1 und US 3,669,231 A offenbart werden.
  • Der Erfindung liegt – ausgehend vom Stand der Technik – die Aufgabe zugrunde, eine Schaltkupplung der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, dass der Energiebedarf für ihren Betrieb merklich gesenkt werden kann.
  • Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7.
  • Eine derartige Schaltkupplung kennzeichnet sich durch ein örtlich fixierbares Spulengehäuse mit einer integrierten Elektromagnetspule, eine in dem Spulengehäuse drehbar gelagerte und mit dem antreibenden Teil verbindbare, eine innere, zweistufige, sägezahnartige Halteverzahnung und eine dieser frontal gegenüberliegende sägezahnartige Stellverzahnung aufweisende Positionierungseinheit, eine unter den Einfluss der Elektromagnetspule sowie einer federnden Rückstellkraft gestellte, axial verlagerbare Kuppeleinheit mit einem zwischen der Halteverzahnung und der Stellverzahnung drehbar eingegliederten, zwei sägezahnartige Stirnverzahnungen umfassenden Laufring und einen mit der Kuppeleinheit über stirnseitige Planverzahnungen koppelbaren sowie mit dem abtreibenden Teil verbindbaren Abtriebsflansch.
  • Wesentlich an der Erfindung ist der Sachverhalt, dass zum Umschalten aus der Offenstellung der Schaltkupplung in die Schließstellung und umgekehrt nunmehr lediglich eine in eine Richtung wirksame Schaltkraft in Form einer Elektromagnetspule verwendet wird. Sowohl die Offen- als auch die Schließstellung wird ausschließlich durch eine federnde Rückstellkraft gewährleistet und zwar unter Formschluss der ineinander greifenden Verzahnungen. Elektrische Energie wird der Elektromagnetspule also nur zum Ändern der Schaltzustände der Schaltkupplung zugeführt. Ein derartiges Prinzip ergibt eine merkliche Energieersparnis im Vergleich zu einer Schaltkupplung, bei der auch die Offen- und Schließstellungen mit Hilfe elektrischer Energie aufrecht erhalten werden. Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang auch, dass die Schaltkupplung keine thermische Auswirkung auf ihre Umgebung hat. Darüber hinaus werden die Vorgaben für die neue Maschinenrichtlinie für Schaltkupplungen erfüllt. Die Schaltkupplung bleibt auch nach einer Störung bzw. einem Ausfall der Energieversorgung in dem Schaltzustand, in dem sie sich vor der Störung bzw. einem Ausfall befand. Dadurch wird ein gefahrloser Betrieb der jeweils angetriebenen Vorrichtung sichergestellt.
  • Im Schließzustand der Schaltkupplung sorgt die federnde Rückstellkraft dafür, dass eine der beiden Stirnverzahnungen des Bestandteil der Kuppeleinheit bildenden Laufrings mit einer Stufe (1. Stufe) der Halteverzahnung der Positionierungseinheit formschlüssig verbunden ist. Dadurch ist auch die Kuppeleinheit über eine stirnseitige Planverzahnung mit der Planverzahnung des mit dem abtreibenden Teil verbindbaren Abtriebsflansches sicher gekoppelt. Die Antriebskraft kann einwandfrei von einem antreibenden Teil über die Positionierungseinheit und die Kuppeleinheit zum Abtriebsflansch und damit zum abtreibenden Teil übertragen werden.
  • Andererseits ist auch in der Offenstellung der Schaltkupplung gewährleistet, dass der Laufring der Kuppeleinheit sicher über dieselbe Stirnverzahnung mit der anderen Stufe der Halteverzahnung (2. Stufe) formschlüssig verbunden ist und dadurch die Planverzahnungen an der Kuppeleinheit und dem Abtriebsflansch außer Eingriff sind.
  • In der Schaltstellung der Schaltkupplung wird die Elektromagnetspule gegen die federnde Rückstellkraft aktiviert und der Laufring der Kuppeleinheit mit der Stellverzahnung der Positionierungseinheit formschlüssig verbunden. Dieser Bewegungsvorgang dient gleichzeitig dazu, den Laufring begrenzt zu verdrehen, um ihn aus der Kopplung mit der einen Stufe der Halteverzahnung in die Kopplung mit der anderen Stufe verlagern zu können, wenn die elektrische Energie wieder abgeschaltet wird und die federnde Rückstellkraft zum Tragen kommt.
  • Um die zur Kupplung des Laufrings der Kuppeleinheit einerseits mit der Stellverzahnung und andererseits mit der zweistufigen Halteverzahnung erforderliche Verdrehbarkeit des Laufrings zu gewährleisten, liegen die Zahnspitzen der zweistufigen Halteverzahnung den sich weitgehend in Umfangsrichtung erstreckenden langen Zahnflanken der einstufigen Stellverzahnung und die Zahnspitzen der Stellverzahnung den sich ebenfalls weitgehend in Umfangsrichtung erstreckenden langen Zahnflanken der Halteverzahnung frontal gegenüber. Die langen Zahnflanken der Stirnverzahnungen des Laufrings und der Stellverzahnung bzw. der Halteverzahnung können aufeinander gleiten und zwar so, dass bei einem Schaltvorgang keine Selbsthemmung zwischen den Verzahnungen entsteht. Dies ist von der Reibungszahl der Reibungsflächen abhängig. Der Flankenwinkel liegt daher bevorzugt im Bereich von 50° bis 85°. Die quer zur Umfangsrichtung sich erstreckenden kurzen Zahnflanken der Verzahnungen haben lediglich die Funktion, die radiale Verstellung des Laufrings zu begrenzen. Da mit den Verzahnungen kein Drehmoment übertragen wird, wirkt beim axialen Verstellen des Laufrings über die Kuppeleinheit keine tangentiale Kraftkomponente auf diese kurzen Zahnflanken, so dass aufgrund dieses relativ steilen Winkels beim Verlagern des Laufrings keine Selbsthemmung zu erwarten ist. Insofern sollte der Flankenwinkel der kurzen Zahnflanken im Bereich zwischen etwa 0° bis 5° liegen.
  • Die Sicherstellung der Offenposition und der Schließposition der Schaltkupplung wird dadurch erreicht, dass die Zahnhöhe der 1. Stufe der Halteverzahnung zur Zahnhöhe der 2. Stufe etwa wie 2:1 bemessen ist und die Differenz der beiden Zahnhöhen etwa der Zahnhöhe der Planverzahnungen an der Kuppeleinheit und dem Abtriebsflansch entspricht. Ist eine Stirnverzahnung des Laufrings mit der 1. Stufe der Halteverzahnung gekoppelt, ist auch die Kuppeleinheit über die Planverzahnungen mit dem Abtriebsflansch einwandfrei verbunden. Ist jedoch die entsprechende Stirnverzahnung des Laufrings mit der 2. Stufe der Halteverzahnung verbunden, sind die Planverzahnungen der Kuppeleinheit und des Abtriebsflansches außer Eingriff, so dass keine Kraftübertragung von dem antreibenden Teil auf den abtreibenden Teil möglich ist.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass die Positionierungseinheit eine Stellscheibe mit der stirnseitig angeordneten Stellverzahnung und eine mit der Stellscheibe sowie einer Hohlwelle unter Eingliederung einer Abstandsbuchse verschraubbare Haltescheibe mit der stirnseitigen Halteverzahnung aufweist. Eine solche Maßnahme erlaubt nicht nur eine problemlose Herstellung der verschiedenen Bauteile, sondern auch ihre einfache Fügung zur Schaltkupplung. Die Abstandsbuchse dient dann gleichzeitig als Lagerung für den Laufring.
  • Darüber hinaus ist es zweckmäßig, dass sich die Kuppeleinheit aus dem inneren Laufring, aus einem umfangsseitigen Zahnkranz mit stirnseitiger Planverzahnung an einem Ende und einer radial nach innen gerichteten, mit einer außenseitigen Gegenverzahnung an der Positionierungseinheit zusammenwirkenden Schiebeverzahnung am anderen Ende, aus einer Ankerscheibe sowie einer Federkörperscheibe zusammensetzt, wobei der Laufring mit einem umfangsseitigem Steg in einer inneren Nute der Anker- und/oder Federkörperscheibe gleitend geführt ist. Bevorzugt ist die Nute in der Federkörperscheibe vorgesehen.
  • Die Schiebeverzahnung an dem Zahnkranz sichert mit der Gegenverzahnung an der Positionierungseinheit die einwandfreie axiale Verschiebung der Kuppeleinheit relativ zur Positionierungseinheit zwecks Kopplung der Stirnverzahnungen des Laufrings einerseits mit der Halteverzahnung und andererseits mit der Stellverzahnung. Die Hohlwelle der Positioniereinheit ist hierbei so gestaltet, dass in eine der Kuppeleinheit abgewandte und dem antreibenden Teil zugewandte Nute die Elektromagnetspule eingegliedert und so geschützt untergebracht werden kann.
  • Besonders vorteilhaft ist es nach der Erfindung, dass die federnde Rückstellkraft gegen die Haltescheibe vorgespannte Federkörperpakete mit Tellerfedern aufweist. Beispielsweise können auf dem Umfang der Schaltkupplung drei Tellerfederpakete in jeweils 120° Versetzung vorgesehen sein. Hierzu dienen gestufte Bolzen, die in die Haltescheibe gedreht sind. Die Ankerscheibe dient dann dem Zusammenwirken mit der Elektromagnetspule.
  • Eine einwandfreie Kopplung der Kuppeleinheit über ihren umfangsseitigen Zahnkranz mit dem Abtriebsflansch wird dadurch sichergestellt, dass die Planverzahnungen an der Kuppeleinheit und an dem Abtriebsflansch einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Schaltkupplung im schematischen vertikalen Längsschnitt;
  • 2 in schematischer Perspektive eine Stellscheibe mit Stellverzahnung;
  • 3 in schematischer Perspektive, teilweise im Schnitt, eine Haltescheibe mit Halteverzahnung;
  • 4 in schematischer Perspektive einen Laufring;
  • 5 im Ablaufschema diverse Kupplungspositionen der Schaltkupplung;
  • 6 in schematischer Perspektive eine Abstandsbuchse und
  • 7 in vergrößerter schematischer Darstellung einen Ausschnitt aus der Stellverzahnung der Stellscheibe.
  • In der 1 ist mit 1 eine Schaltkupplung bezeichnet, wie sie z. B. zwischen einem nur schematisch angedeuteten antreibenden Teil 2 in Form einer nicht näher veranschaulichten Antriebsmaschine und einem ebenfalls lediglich schematisch angedeuteten abtreibenden Teil 3 in Form einer ebenfalls nicht näher dargestellten Arbeitsmaschine in einem rotierenden Antriebsstrang zum Einsatz gelangt.
  • Die Schaltkupplung 1 umfasst zunächst ein örtlich fixierbares Spulengehäuse 4 mit einer integrierten Elektromagnetspule 5. Die Zuführung der elektrischen Energie zur Elektromagnetspule 5 erfolgt über eine sich radial erstreckende Leitung 6.
  • In dem Spulengehäuse 4 ist unter Eingliederung eines Kugellagers 7 eine Hohlwelle 8 als Bestandteil einer Positionierungseinheit 9 um eine Längsachse 18 drehbar gelagert. Die Hohlwelle 8 besitzt eine in Richtung zum antreibenden Teil 2 hin offene Nut 10, in welche die Elektromagnetspule 5 eingreift.
  • An dem den antreibenden Teil 2 abgewandten vertieften Stirnende 11 der Hohlwelle 8 ist eine topfartige Stellscheibe 12 mit einer stirnseitigen sägezahnartigen Stellverzahnung 13 am axial vorspringenden Rand 14 mittels Stiften 15 fixiert (siehe auch 2). Die Stellverzahnung 13 ist in der 7 näher dargestellt. Sie umfasst sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckende lange Zahnflanken 17 und sich weitgehend parallel zur Längsachse 18 erstreckende kurze Zahnflanken 19. Der Flankenwinkel α der langen Zahnflanken 17 kann zwischen 50° und 85° betragen und der Flankenwinkel α1 der kurzen Zahnflanken 19 kann zwischen 0° und 5° liegen.
  • Die Stellscheibe 12 ist mittels einer Abstandsbuchse 16 (siehe auch 6) zu einer Haltescheibe 20 mit einer der Stellverzahnung 13 der Stellscheibe 12 frontal gegenüberliegenden zweistufigen, sägezahnartigen Halteverzahnung 21 distanziert (siehe auch 3). Haltescheibe 20, Abstandsbuchse 16 und Stellscheibe 12 sind über mehrere auf dem Umfang verteilte Schraubbolzen 22 mit der Hohlwelle 8 fest verbunden. Dazu sind in der Haltescheibe 20, in der Abstandsbuchse 16 und in der Stellscheibe 12 entsprechend angepasste Bohrungen 23, 24, 25 vorgesehen.
  • Zwischen der Stellscheibe 12 und der Haltescheibe 20 sowie umfangsseitig dieser Scheiben 12, 20 befindet sich eine Kuppeleinheit 26, die sich aus einem inneren Laufring 27 (siehe auch 4), aus einem umfangsseitigen Zahnkranz 28, aus einer Ankerscheibe 29 sowie einer Federkörperscheibe 30 zusammensetzt. Ankerscheibe 29, Federkörperscheibe 30 und Zahnkranz 28 sind über Schraubbolzen 31 miteinander verbunden und in nicht näher dargestellter Weise so miteinander verstiftet, dass sie einen Ankerbauteil 32 bilden.
  • Der innere Laufring 27 weist zwei sägezahnartige Stirnverzahnungen 33, 34 auf, von denen eine erste Stirnverzahnung 33 mit der Stellverzahnung 13 an der Stellscheibe 12 und die andere zweite Stirnverzahnung 34 mit der zweistufigen Halteverzahnung 21 an der Haltescheibe 20 zusammenwirken.
  • Umfangsseitig des Laufrings 27 befindet sich ein Steg 35, der in einer Nut 36 der Federkörperscheibe 30 geführt ist.
  • Die Federkörperscheibe 30 dient zur Aufnahme von drei auf dem Umfang gleichmäßig zueinander versetzten Federkörperpaketen 37. Diese bestehen aus Tellerfedern 38, welche jeweils mit Hilfe eines Stufenbolzens 39 vorspannbar sind, der in die Haltescheibe 20 gedreht ist. Die Federkörperpakete 37 sind in Vertiefungen 40 der Federkörperscheibe 30 eingelassen. Der Kopf 41 des Stufenbolzens 39 befindet sich in Vertiefungen 42 der Ankerscheibe 29.
  • Der umfangsseitige Zahnkranz 28 der Kuppeleinheit 26 besitzt an einem Ende eine stirnseitige Planverzahnung 43, die, wie eine stirnseitige Planverzahnung 44 an einem mit dem abtreibenden Teil 3 verbundenen Abtriebsflansch 45, einen trapezförmigen Querschnitt aufweist. Am anderen Ende besitzt der Zahnkranz 28 eine nach innen gerichtete Schiebeverzahnung 46, die mit einer außenseitigen Gegenverzahnung 47 an der Hohlwelle 8 zusammenwirkt.
  • Anhand der 5 wird nachfolgend die Funktionsweise der Schaltkupplung 1 erläutert. Der ausschnitthaft dargestellte Laufring 27 ist in diversen Betriebssituationen veranschaulicht. Diese Betriebssituationen des Laufringes 27 sollen die Schaltvorgänge zwischen den Positionen Offenstellung und Schließstellung simulieren. Die Abbildung soll als eine Abwicklung des Umfangs von Laufring 27, Haltescheibe 20 und Stellscheibe 12 verstanden werden.
  • Die zweistufige Halteverzahnung 21 an der Haltescheibe 20 ist so angeordnet, dass die Zahnhöhe Zh der ersten Stufe 48 der Halteverzahnung 21 zur Zahnhöhe Zh1 der zweiten Stufe 49 etwa wie 2:1 bemessen ist, wobei die Differenz der beiden Zahnhöhen Zh und Zh1 etwa der Zahnhöhe Zh2 der Planverzahnungen 43, 44 an der Kuppeleinheit 26 und dem Abtriebsflansch 45 entspricht (siehe auch 1).
  • Wichtig hierbei ist, dass die Zahnspitzen 53 der Halteverzahnung 21 den langen Zahnflanken 17 der Stellverzahnung 13 und die Zahnspitzen 54 der Stellverzahnung 13 den langen Zahnflanken 52, 55 der Halteverzahnung 21 frontal gegenüber liegen.
  • In der Schließposition der Schaltkupplung 1 (Zustand < 1), ist der Laufring 27 über seine Stirnverzahnung 34 mit der ersten Stufe 48 der Halteverzahnung 21 formschlüssig gekoppelt. Dies wird ausschließlich über die federnde Rückstellkraft (Federkörperpakete 37) erzeugt. Die Elektromagnetspule 5 ist ausgeschaltet.
  • Nach der Aktivierung der Elektromagnetspule 5 wird die Rückstellkraft der Federkörperpakete 37 überwunden (Zustand < 2) und der Laufring 27 wird über die Kuppeleinheit 26 in Richtung auf die Stellscheibe 12 bewegt, wobei die äußeren Zahnflanken 50 der Stirnverzahnung 33 des Laufrings 27 nunmehr an den langen Zahnflanken 17 der Stellverzahnung 13 zur Anlage gelangen.
  • Aufgrund dieser Schrägverzahnungen 50, 17 verdreht sich der Laufring 27 in Umfangsrichtung, bis er entsprechend dem Zustand < 3 über seine Stirnverzahnung 33 mit der Stellverzahnung 13 an der Stellscheibe 12 formschlüssig verbunden ist.
  • Wird nun die Energiezufuhr zur Elektromagnetspule 5 wieder unterbrochen, ziehen die Federkörperpakete 37 den Laufring 27 zurück in Richtung zur Haltescheibe 20, so dass die Zahnflanken 51 der Stirnverzahnung 34 entsprechend dem Zustand < 4 mit den Zahnflanken 52 der zweiten Stufe 49 der Halteverzahnung 21 in Kontakt gelangen und anschließend entsprechen dem Zustand < 5 die Stirnverzahnung 34 mit der zweiten Stufe 49 der Halteverzahnung 21 formschlüssig gekoppelt ist. Aufgrund der unterschiedlichen Zahnhöhen Zh und Zh1 der Halteverzahnung 21 ist im Zustand < 5 ausschließlich aufgrund der Federkörperpakete 37 unter Ausschluss von Energiezufuhr zur Elektromagnetspule 5 sicher gestellt, dass sich die Schaltkupplung 1 in der Offenposition befindet. Die Planverzahnungen 43, 44 sind nicht in Eingriff.
  • Soll nun die Schaltkupplung 1 wieder geschlossen werden, erfolgt eine Aktivierung der Elektromagnetspule 5, wobei der Laufring 27 gegen die Rückstellkraft der Federkörperpakete 37 in Richtung auf die Stellscheibe 12 gezogen wird, bis dass die Stirnverzahnung 33 am Laufring 27 mit den langen Zahnflanken 17 der Stirnverzahnung 13 an der Stellscheibe 12 in Kontakt gelangt (Zustand < 6). Die schrägen Flächen der Zahnflanken 17 der Stellverzahnung 13 und 50 der Stirnverzahnung 33 bewirken, dass der Laufring 27 verdreht wird, bis dass gemäß dem Zustand < 7 die Stirnverzahnung 33 des Laufrings 27 einwandfrei mit der Stellverzahnung 13 formschlüssig gekoppelt ist.
  • Nunmehr kann die Zufuhr von elektrischer Energie zur Elektromagnetspule 5 wieder aufgehoben werden. Die Federkörperpakete 37 ziehen den Laufring 27 gemäß dem Zustand < 8 zurück in Richtung auf die Haltescheibe 20, wobei jetzt die Zahnflanken 51 der Stirnverzahnung 34 des Laufrings 27 mit den langen Zahnflanken 55 der ersten Stufe 48 der Halteverzahnung 21 in Kontakt gelangen und aufgrund der Schrägstellung der Zahnflanken 51, 55 der Laufring 27 in Umfangsrichtung verdreht wird, bis dass er gemäß dem Zustand < 9 sicher mit der Haltescheibe 20 formschlüssig gekoppelt ist. Die Schaltkupplung 1 ist geschlossen. Die Planverzahnungen 43, 44 an der Kuppeleinheit 26 und am Abtriebsflansch 45 greifen kraftübertragend ineinander. Dieser Zustand wird ausschließlich aufgrund der Federkörperpakete 37 bewirkt. Eine Energiezufuhr zur Elektromagnetspule 5 ist nicht erforderlich.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Schaltkupplung
    2
    antreibender Teil
    3
    abtreibender Teil
    4
    Spulengehäuse
    5
    Elektromagnetspule
    6
    Zuführleitung
    7
    Kugellager
    8
    Hohlwelle
    9
    Positionierungseinheit
    10
    Nute in 8 für 5
    11
    inneres Stirnende von 8
    12
    Stellscheibe
    13
    Stellverzahnung an 12
    14
    Rand von 12
    15
    Stift
    16
    Abstandsbuchse
    17
    lange Zahnflanken von 13
    18
    Längsachse von 1
    19
    kurze Zahnflanken von 13
    20
    Haltescheibe
    21
    Halteverzahnung an 20
    22
    Schraubbolzen
    23
    Bohrungen in 20
    24
    Bohrungen in 16
    25
    Bohrungen in 12
    26
    Kuppeleinheit
    27
    Laufring
    28
    Zahnkranz
    29
    Ankerscheibe
    30
    Federkörperscheibe
    31
    Schraubbolzen
    32
    Ankerbauteil
    33
    erste Stirnverzahnung an 27
    34
    zweite Stirnverzahnung an 27
    3
    Steg an 27
    36
    Nute in 30
    37
    Federkörperpaket
    38
    Tellerfedern
    39
    Stufenbolzen
    40
    Vertiefungen in 30
    41
    Kopf von 39
    42
    Vertiefungen in 29
    43
    Planverzahnung an 28
    44
    Planverzahnung an 45
    45
    Abtriebsflansch
    46
    Schiebeverzahnung an 28
    47
    Gegenverzahnung an 8
    48
    erste Stufe von 21
    49
    zweite Stufe von 21
    50
    Zahnflanken von 33
    51
    Zahnflanken von 34
    52
    Zahnflanken von 49
    53
    Zahnspitzen von 21
    54
    Zahnspitzen von 13
    55
    Zahnflanken von 48
    α
    Flankenwinkel von 17
    α1
    Flankenwinkel von 19
    Zh
    Zahnhöhe von 48
    Zh1
    Zahnhöhe von 49
    Zh2
    Zahnhöhe von 43, 44

Claims (7)

  1. Schaltkupplung (1), die in einen rotierenden Antriebsstrang zwischen einem antreibenden Teil (2) und einem abtreibenden Teil (3) eingliederbar ist, gekennzeichnet durch ein örtlich fixierbares Spulengehäuse (4) mit einer integrierten Elektromagnetspule (5), eine in dem Spulengehäuse (4) drehbar gelagerte und mit dem antreibenden Teil (2) verbindbare, eine innere, zweistufige (48, 49), sägezahnartige Halteverzahnung (21) und eine dieser frontal gegenüber liegende, sägezahnartige Stellverzahnung (13) aufweisende Positionierungseinheit (9), eine unter den Einfluss der Elektromagnetspule (5) sowie einer federnden Rückstellkraft (37) gestellte, axial verlagerbare Kuppeleinheit (26) mit einem zwischen der Halteverzahnung (21) und der Stellverzahnung (13) drehbar eingegliederten, zwei sägezahnartige Stirnverzahnungen (33, 34) umfassenden Laufring (27) und einen mit der Kuppeleinheit (26) über stirnseitige Planverzahnungen (43, 44) koppelbaren sowie mit dem abtreibenden Teil (3) verbindbaren Abtriebsflansch (45).
  2. Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnspitzen (53) der zweistufigen (48, 49) Halteverzahnung (21) den sich weitgehend in Umfangsrichtung erstreckenden Zahnflanken (17) der einstufigen Stellverzahnung (13) und die Zahnspitzen (54) der Stellverzahnung (13) den sich weitgehend in Umfangsrichtung erstreckenden Zahnflanken (52, 55) der Halteverzahnung (21) frontal gegenüber liegen.
  3. Schaltkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnhöhe (Zh) der ersten Stufe (48) der Halteverzahnung (21) zur Zahnhöhe (Zh1) der zweiten Stufe (49) etwa wie 2:1 bemessen ist und die Differenz der beiden Zahnhöhen (Zh, Zh1) etwa der Zahnhöhe (Zh2) der Planverzahnungen (43, 44) an der Kuppeleinheit (26) und am Abtriebsflansch (45) entspricht.
  4. Schaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungseinheit (9) eine Stellscheibe (12) mit der stirnseitig angeordneten Stellverzahnung (13) und eine mit der Stellscheibe (12) sowie einer Hohlwelle (8) unter Eingliederung einer Abstandsbuchse (16) verschraubbare Haltescheibe (20) mit der stirnseitigen Halteverzahnung (21) aufweist.
  5. Schaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kuppeleinheit (26) aus dem inneren Laufring (27), aus einem umfangsseitigen Zahnkranz (28) mit der stirnseitigen Planverzahnung (43) an einem Ende und einer radial nach innen gerichteten, mit einer außenseitigen Gegenverzahnung (47) an der Positioniereinheit (9) zusammenwirkenden Schiebeverzahnung (46) am anderen Ende, aus einer Ankerscheibe (29) sowie einer Federkörperscheibe (30) zusammensetzt, wobei der Laufring (27) mit einem umfangsseitigen Steg (35) in einer inneren Nute (36) der Federkörperscheibe (30) und/oder der Ankerscheibe (29) gleitend geführt ist.
  6. Schaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Rückstellkraft (37) gegen die Haltescheibe (20) vorgespannte Federkörperpakete (37) mit Tellerfedern (38) aufweist.
  7. Schaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Planverzahnungen (43, 44) an der Kuppeleinheit (26) und am Abtriebsflansch (45) einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
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