DE102014201250A1

DE102014201250A1 - Device for switchably coupling a base with two coaxial shafts

Info

Publication number: DE102014201250A1
Application number: DE102014201250.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Meißner; Hendrik Schröder; Rainer Petersen; Jörg Möckel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2015-07-23

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur schaltbaren Kopplung einer Basis (12) mit zwei koaxialen Wellen (14, 16), nämlich einer als Hohlwelle ausgebildeten Außenwelle (16) und einer radial innerhalb der Außenwelle (16) angeordneten Innenwelle (14), umfassend eine axial verschieblich und drehfest zur Basis (12) gelagerte Schiebehülse (20), die eine erste Wirkverbindungsanordnung (203), welche in einer ersten Schiebestellung der Schiebehülse (20) eine drehfeste Verbindung mit einer korrespondierenden Wirkverbindungsanordnung (141) der Innenwelle (14) bildet, sowie eine zweite Wirkverbindungsanordnung (202), welche in einer zweiten Schiebestellung der Schiebehülse (20) eine drehfeste Verbindung mit einer korrespondierenden Wirkverbindungsanordnung (161) der Außenwelle (16) bildet, aufweist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Schiebehülse (20) radial zwischen der Innenwelle (14) und der Außenwelle (16) angeordnet und an einer basisfesten Nabe (18) gelagert ist, auf der außen die Außenwelle (16) und in der innen die Innenwelle (14) gelagert ist, wobei die Nabe (18) schlitzartige Radialdurchbrüche (185) aufweist, durch welche eine der Wirkverbindungsanordnungen (202; 203) der Schiebehülse (20) hindurchragt.The invention relates to a device for switchable coupling of a base (12) with two coaxial shafts (14, 16), namely an outer shaft (16) designed as a hollow shaft and an inner shaft (14) arranged radially inside the outer shaft (16) an axially displaceable and rotationally fixed to the base (12) mounted sliding sleeve (20) which forms a first operative connection arrangement (203) which in a first sliding position of the sliding sleeve (20) a rotationally fixed connection with a corresponding operative connection arrangement (141) of the inner shaft (14) , and a second operative connection arrangement (202) which forms a rotationally fixed connection with a corresponding operative connection arrangement (161) of the outer shaft (16) in a second sliding position of the sliding sleeve (20). The invention is characterized in that the sliding sleeve (20) is arranged radially between the inner shaft (14) and the outer shaft (16) and mounted on a base fixed hub (18), on the outside of the outer shaft (16) and in the inside the inner shaft (14) is mounted, wherein the hub (18) has slot-like radial openings (185) through which one of the active connection arrangements (202; 203) of the sliding sleeve (20) protrudes.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur schaltbaren Kopplung einer Basis mit zwei koaxialen Wellen, nämlich einer als Hohlwelle ausgebildeten Außenwelle und einer radial innerhalb der Außenwelle angeordneten Innenwelle, umfassend eine axial verschieblich und drehfest zur Basis gelagerte Schiebehülse, die eine erste Wirkverbindungsanordnung, welche in einer ersten Schiebestellung der Schiebehülse eine drehfeste Verbindung mit einer korrespondierenden Wirkverbindungsanordnung der Innenwelle bildet, sowie eine zweite Wirkverbindungsanordnung, welche in einer zweiten Schiebestellung der Schiebehülse eine drehfeste Verbindung mit einer korrespondierenden Wirkverbindungsanordnung der Außenwelle bildet, aufweist. The invention relates to a device for switchable coupling of a base with two coaxial shafts, namely an outer shaft designed as a hollow shaft and an inner shaft arranged radially inside the outer shaft, comprising a sliding sleeve mounted axially displaceably and non-rotatably to the base, which has a first operative connection arrangement, which is in a first sliding position of the sliding sleeve forms a rotationally fixed connection with a corresponding operative connection arrangement of the inner shaft, and a second operative connection arrangement which forms a rotationally fixed connection with a corresponding operative connection arrangement of the outer shaft in a second sliding position of the sliding sleeve.

Derartige Koppelvorrichtungen sind bekannt aus der DE 100 58 198 A1 . Such coupling devices are known from the DE 100 58 198 A1 ,

Diese Druckschrift offenbart eine Doppelkupplung, mit der das Moment einer Antriebswelle alternativ auf eine von zwei Abtriebswellen übertragbar ist, die koaxial zueinander als innenliegende Vollwelle und außenliegende Hohlwelle angeordnet sind. Die axial benachbart zur innenliegenden Abtriebswelle angeordnete Antriebswelle weist einen hohlzylindrischen Kragen auf, der sie axial verlängert und einen Endzapfen der innenliegenden Abtriebswelle umgreift. Außen auf diesem Kragen ist eine Schiebehülse angeordnet, die axial verschieblich gelagert ist und mittels einer Tellerfeder drehfest mit dem Kragen verbunden ist. Die Schiebehülse weist ein im Schnitt U-förmiges, nach radial innen geöffnetes Profil auf. Einer der U-Schenkel ist an seiner Spitze mit einer Innenverzahnung bewehrt, die mit einer Außenverzahnung auf einem Kragen der außenliegenden Abtriebswelle korrespondiert. Bei geeigneter Axialstellung der Schiebehülse greifen beide Verzahnungen ineinander, sodass eine drehfeste Verbindung zwischen der Antriebs- und der außenliegenden Abtriebswelle entsteht. Der andere U-Schenkel weist an seiner Innenseite eine Reibfläche auf, die mit einer Reibfläche an einem Kragen der innenliegenden Abtriebswelle, welche die außenliegende Abtriebswelle axial überragt, korrespondiert. Bei geeigneter Axialstellung der Schiebehülse kommen beide Reibflächen miteinander in Reibkontakt, sodass eine drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle und der innenliegenden Abtriebswelle entsteht. Der U-Bogen ist so dimensioniert und auf den Abstand der Kragen der Abtriebswellen abgestimmt, dass jeweils höchstens eine der vorgenannten drehfesten Wirkverbindungen zustande kommt. Nachteilig bei der bekannten Koppelvorrichtung sind der erhebliche radiale Bauraumbedarf sowie die ungünstigen Hebelverhältnisse, die sich aus der die Kragen der Abtriebswelle außen umgreifenden Ausgestaltung der Schiebehülse ergeben. This publication discloses a double clutch, with which the torque of a drive shaft is alternatively transferable to one of two output shafts, which are arranged coaxially with each other as the inside solid shaft and the outside hollow shaft. The axially adjacent to the inner output shaft arranged drive shaft has a hollow cylindrical collar which extends it axially and engages around an end pin of the inner output shaft. Outside on this collar, a sliding sleeve is arranged, which is mounted axially displaceable and is rotatably connected by a plate spring with the collar. The sliding sleeve has a sectional U-shaped, radially inwardly open profile. One of the U-legs is reinforced at its tip with an internal toothing, which corresponds to an external toothing on a collar of the outer output shaft. With a suitable axial position of the sliding sleeve, both toothings engage in one another, so that a rotationally fixed connection is created between the drive shaft and the outer output shaft. The other U-leg has on its inner side a friction surface, which corresponds with a friction surface on a collar of the inner output shaft, which projects axially beyond the outer output shaft. With a suitable axial position of the sliding sleeve both friction surfaces come into frictional contact with each other, so that a rotationally fixed connection between the drive shaft and the inner output shaft is formed. The U-bend is dimensioned and matched to the distance of the collar of the output shafts, that in each case at most one of the aforementioned non-rotatable active connections comes about. A disadvantage of the known coupling device of the considerable radial space requirement and the unfavorable leverage resulting from the collar of the output shaft outside embracing embodiment of the sliding sleeve.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Koppelvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die insbesondere einen geringeren Bauraumbedarf hat. It is the object of the present invention to provide an improved coupling device which in particular has a smaller space requirement.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Schiebehülse radial zwischen der Innenwelle und der Außenwelle angeordnet und an einer basisfesten Nabe gelagert ist, auf der außen die Außenwelle und in der innen die Innenwelle gelagert ist, wobei die Nabe schlitzartige Radialdurchbrüche aufweist, durch welche eine der Wirkverbindungsanordnungen der Schiebehülse hindurchragt. This object is achieved in conjunction with the features of the preamble of claim 1, characterized in that the sliding sleeve is arranged radially between the inner shaft and the outer shaft and mounted on a base fixed hub, on the outside of the outer shaft and in the inside of the inner shaft is mounted, said the hub has slit-like radial openings through which one of the active connection arrangements of the sliding sleeve protrudes.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Zunächst sieht die Erfindung vor, die Schiebehülse nicht als ein sowohl die Basis als auch beide koaxiale Wellen außen umgreifendes Element zu gestalten, sondern sie vielmehr radial zwischen Außenwelle und Innenwelle anzuordnen. Hieraus folgt, dass ihre erste Wirkverbindungsanordnung im Bereich ihrer Innenfläche und ihre zweite Wirkverbindungsanordnung im Bereich ihrer Außenfläche angeordnet sein muss. Insbesondere wechselwirken ihre erste Wirkverbindungsanordnung mit einer korrespondierenden Wirkverbindungsanordnung, die im Bereich der Außenfläche der Innenwelle angeordnet ist, und ihre zweite Wirkverbindungsanordnung mit einer korrespondierenden Wirkverbindungsanordnung, die im Bereich der Innenfläche der Außenwelle angeordnet ist. Es ist offensichtlich, dass hierdurch kein zusätzlicher radialer Bauraum benötigt wird. First, the invention provides not to make the sliding sleeve as a both the base and both coaxial shafts outside embracing element, but rather to arrange them radially between outer shaft and inner shaft. It follows that their first active connection arrangement must be arranged in the region of its inner surface and its second active connection arrangement in the region of its outer surface. In particular, their first active connection arrangement interacts with a corresponding active connection arrangement, which is arranged in the region of the outer surface of the inner shaft, and its second active connection arrangement with a corresponding active connection arrangement, which is arranged in the region of the inner surface of the outer shaft. It is obvious that in this way no additional radial space is needed.

Zunächst problematisch bei diesem Ansatz erscheint die notwendige Lagerung der Schiebehülse, die einerseits axial verschieblich und andererseits drehfest zur Basis zu erfolgen hat. Diese Problematik löst die Erfindung, indem sie die Schiebehülse in einem Element lagert, welches einerseits fest mit der Basis verbunden ist und andererseits als Nabe für die koaxialen Wellen dient. Insbesondere ist die Innenwelle innen in der Nabe und die Außenwelle außen auf der Nabe gelagert. Damit die Schiebehülse mit ihren Wirkverbindungsanordnungen radial beiderseits des Nabenkörpers mit beiden Wellen wechselwirken kann, ist es erforderlich, dass sie an irgendeiner Stelle den Nabenkörper in radialer Richtung durchsetzt. Hierzu weist die Nabe schlitzförmige Durchbrüche auf, durch welche eine der Wirkverbindungsanordnungen, vorzugsweise die zweite, d.h. die mit der Außenwelle wechselwirkende Wirkverbindungsanordnung, hindurchragt. Die Gestaltung der Durchbrüche als axial erstreckte Schlitze hat dabei den zusätzlichen Vorteil, dass diese in Wechselwirkung mit der sie durchgreifenden Wirkverbindungsanordnung eine Rotation der Schiebehülse relativ zur Nabe verhindern und gleichzeitig eine Axialführung für die axiale Verschieblichkeit der Schiebehülse bilden. First problematic in this approach, the necessary storage of the sliding sleeve, which on the one hand has axially displaceable and on the other hand rotationally fixed to the base appears to be problematic. This problem is solved by the invention by storing the sliding sleeve in an element, which is on the one hand firmly connected to the base and on the other hand serves as a hub for the coaxial shafts. In particular, the inner shaft is mounted on the inside of the hub and the outer shaft on the outside of the hub. Thus, the sliding sleeve can interact with their active connection arrangements radially on both sides of the hub body with two waves, it is necessary that it passes through the hub body at any point in the radial direction. For this purpose, the hub has slot-shaped apertures through which one of the active connection arrangements, preferably the second, ie the active connection arrangement interacting with the outer shaft, projects. The design of the apertures as axially extending slots has the additional advantage that they prevent interaction of the active cross-sectional engagement assembly with them a rotation of the sliding sleeve relative to the hub and at the same time an axial guide form for the axial displaceability of the sliding sleeve.

Die Ausgestaltung der Basis ist grundsätzlich unerheblich. Beispielsweise kann eine rotierbare Welle als Basis dienen. In diesem Fall würde die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kopplung dieser Welle mit den beiden koaxialen Wellen dienen. Allerdings ist es auch möglich und bevorzugt vorgesehen, als Basis ein festes Element, z.B. ein Getriebegehäuse, zu wählen. In diesem Fall würde die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung als Bremse wirken, mittels derer die koaxialen Wellen an der festen Basis festgelegt werden können. The design of the base is basically irrelevant. For example, a rotatable shaft can serve as a base. In this case, the device according to the invention would serve to couple this shaft with the two coaxial shafts. However, it is also possible and preferred to use as a base a solid element, e.g. a gearbox, to choose. In this case, the coupling device according to the invention would act as a brake, by means of which the coaxial waves can be fixed to the fixed base.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Wirkverbindungsanordnung der Schiebehülse als ein mit einem Außenverzahnungsabschnitt der Innenwelle korrespondierender Innenverzahnungsabschnitt und/oder die zweite Wirkverbindunganordnung der Schiebehülse als ein mit einem Innenverzahnungsabschnitt der Außenwelle korrespondierender Außenverzahnungsabschnitt ausgebildet ist. Bevorzugt ist nämlich vorgesehen, dass die Wirkverbindung zwischen Schiebehülse und Welle formschlüssig erfolgt, insbesondere, jedoch nicht zwingend, durch Verzahnungseingriff. Der Begriff der Verzahnung ist hier weit zu verstehen und umfasst nicht nur klassische Steckverzahnungen, sondern insbesondere auch sporadisch über den Umfang eines der zu koppelnden Elemente verteilte Vorsprünge, die in korrespondierende Nuten im Umfang des anderen zu koppelnden Elementes angeordnet sind. In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the first operative connection arrangement of the sliding sleeve is formed as an inner toothed section corresponding to an outer toothed section of the inner shaft and / or the second operative connecting arrangement of the sliding sleeve as an outer toothed section corresponding to an inner toothed section of the outer shaft. Namely, it is preferably provided that the operative connection between the sliding sleeve and the shaft takes place in a form-fitting manner, in particular, but not necessarily, by meshing engagement. The term of the toothing is to be understood here broadly and includes not only classical splines, but in particular also sporadically distributed over the circumference of one of the elements to be coupled projections which are arranged in corresponding grooves in the periphery of the other element to be coupled.

Alternativ zur formschlüssigen Wirkverbindung kann selbstverständlich auch eine reibschlüssige Wirkverbindung vorgesehen sein, beispielsweise in Form miteinander wechselwirkender Reibkonen. As an alternative to the form-fitting operative connection, it is of course also possible to provide a frictionally engaged active connection, for example in the form of mutually interacting friction cones.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in der zuvor erläuterten Formschlussvariante ist vorgesehen, dass die Schiebehülse einen Hülsenkörper aufweist, an dessen vorderem Rand und über seinen Umfang verteilt, mehrere axial erstreckte Finger angeordnet sind, die gemeinsam den Außenverzahnungsbereich der Schiebehülse bilden. Eine derart geformte Schiebehülse kann als kronenartig beschrieben werden. Der Innenverzahnungsbereich einer solchen Schiebehülse sitzt vorzugweise an der Innenfläche des Hülsenkörpers, der die Innenwelle umgreift. Die Finger, welche die Radialdurchbrüche der Nabe von innen nach außen durchsetzen, bilden den Außenverzahnungsbereich der Schiebehülse, der mit dem Innenverzahnungsbereich der außen auf der Nabe gelagerten Außenwelle wechselwirkt. In a preferred embodiment of the invention in the above-described form-fitting variant, it is provided that the sliding sleeve has a sleeve body, at the front edge and distributed over its circumference, a plurality of axially extending fingers are arranged, which together form the outer toothed region of the sliding sleeve. Such a shaped sliding sleeve can be described as a crown. The internal gear portion of such a sliding sleeve is preferably located on the inner surface of the sleeve body which engages around the inner shaft. The fingers, which penetrate the radial openings of the hub from the inside to the outside, form the outer toothed area of the sliding sleeve, which interacts with the internal toothing area of the outer shaft mounted on the outside of the hub.

Grundsätzlich ist es möglich, dass die Finger nach radial außen gerichtet sind oder zumindest nach radial außen abgewinkelte Abschnitte aufweisen. Dies ist erforderlich, wenn die Nabe über ihre gesamte Länge einen gleichbleibenden Durchmesser aufweist. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Nabe einen hinteren Bereich größeren Durchmessers und einen vorderen Bereich kleineren Durchmessers aufweist, wobei die schlitzartigen Radialdurchbrüche den vorderen Bereich sowie einen diesen mit dem hinteren Bereich verbindenden Übergangsbereich durchsetzen. Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass die Finger sich rein axial in axialer Fortsetzung des Hülsenkörpers erstrecken, die Nabe im Übergangsbereich von innen nach außen durchstoßen und ihre seitliche Führung in den Schlitzfortsätzen im vorderen Nabenbereich finden. In principle, it is possible for the fingers to be directed radially outwards or to have at least radially angled outward sections. This is necessary if the hub has a constant diameter over its entire length. Preferably, however, it is provided that the hub has a rear region of larger diameter and a front region of smaller diameter, wherein the slot-like radial openings penetrate the front region and a transition region connecting the latter with the rear region. In this embodiment, it is possible for the fingers to extend purely axially in the axial continuation of the sleeve body, to pierce the hub in the transition region from the inside to the outside and to find their lateral guidance in the slot extensions in the front hub region.

Bei dieser Ausführungsform ist es besonders günstig, wenn der Innendurchmesser des hinteren Bereichs der Nabe dem Außendurchmessers des Hülsenkörpers angepasst ist. Anpassung bedeutet in diesem Zusammenhang eine Abstimmung beider Durchmesser, sodass eine möglichst spielarme Linearführung der Schiebehülse in der Nabe gewährleistet ist. In this embodiment, it is particularly favorable if the inner diameter of the rear region of the hub is adapted to the outer diameter of the sleeve body. Adjustment means in this context a vote both diameters, so that a low-backlash linear guide the sliding sleeve is ensured in the hub.

Analog hierzu wird als günstig angesehen, wenn der Innendurchmesser des vorderen Bereichs der Nabe dem Innendurchmesser der Schiebehülse im Bereich deren Finger angepasst ist, wobei die Radialausdehnung der Finger wenigstens bereichsweise größer ist als die Materialstärke des vorderen Bereichs der Nabe. Der Innendurchmesser der Nabe ist an den Außendurchmesser der in ihr gelagerten Innenwelle angepasst. In etwa gleiche Ausgestaltung von Naben-Innendurchmesser und Schiebehülsen-Innendurchmesser gewährleistet eine quasi-kontinuierliche Fortsetzung der Nabe durch die Schiebhülse, sodass Hohlräume und Spalten, in denen sich Verschmutzungen absetzen können, vermieden werden. Die Schiebehülse weist also im Bereich ihres Hülsenkörpers sowie im Bereich ihrer Finger den gleichen Innendurchmesser auf. Damit die Finger im Sinne eines Verzahnungseingriffs mit der außen auf der Nabe gelagerten Außenwelle wechselwirken können, müssen wenigstens Bereiche von ihnen radial über die Nabe hinausragen. Somit ist es also erforderlich, dass die Finger-Materialstärke wenigstens bereichsweise größer ist als die Materialstärke der Nabe. Analogously, it is considered favorable if the inner diameter of the front region of the hub is adapted to the inner diameter of the sliding sleeve in the region of its fingers, wherein the radial extent of the fingers is at least partially greater than the material thickness of the front region of the hub. The inner diameter of the hub is adapted to the outer diameter of the inner shaft mounted in it. In approximately the same design of hub inner diameter and sliding sleeve inner diameter ensures a quasi-continuous continuation of the hub through the sliding sleeve, so that cavities and gaps in which dirt can settle, are avoided. The sliding sleeve thus has the same inner diameter in the region of its sleeve body and in the region of its fingers. So that the fingers can interact in the sense of a meshing engagement with the outer shaft mounted on the outer shaft, at least portions of them must project radially beyond the hub. Thus, it is therefore necessary that the finger material thickness is at least partially larger than the material thickness of the hub.

Zur Betätigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es erforderlich, die Schiebehülse axial zu verschieben. Insbesondere in Fällen, in denen die Nabe an einer festen Basis festgelegt ist, ist hierzu bevorzugt vorgesehen, dass die Schiebehülse in ihrem hinteren Bereich, mit dem sie über die Nabe hinausragt, einen azimutalen Schlitz aufweist, in den ein gekröpfter Abschnitt eines nabenfest gelagerten Rotationsstabes eingreift. Der Rotationsstab ist bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zur Hülsenachse angeordnet. Durch Rotation des Rotationsstabes wird sein gekröpfter Abschnitt verschwenkt, wobei er sowohl eine tangentiale als auch eine axiale Bewegungskomponente ausführt. Der azimutale Schlitz, in den er eingreift, sorgt dabei für eine isolierte Übertragung allein der Axialkräfte, die eine Axialverschiebung der Schiebehülse bewirken. To actuate the device according to the invention, it is necessary to move the sliding sleeve axially. In particular, in cases where the hub is fixed to a fixed base, it is preferably provided for this purpose that the sliding sleeve has an azimuthal slot in its rear region, with which it projects beyond the hub, in which a cranked portion of a hub fixedly mounted rotary rod intervenes. The rotary rod is preferably arranged substantially perpendicular to the sleeve axis. By rotation of the rotating rod its cranked portion is pivoted, performing both tangential and axial motion components. The azimuthal slot in which it engages, ensures an isolated transmission of the axial forces alone, which cause an axial displacement of the sliding sleeve.

Das der Schiebehülse abgewandte Ende des Rotationstabes ist bevorzugt mit einem motorischen Rotations-Stelltrieb gekoppelt, mit dem die gewünschte Axialverschiebung der Schiebehülse präzise einstellbar ist. Hierzu eignet sich, wie bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, wegen seiner Selbsthemmung insbesondere ein Schneckentrieb. The sliding sleeve facing away from the end of the rotary rod is preferably coupled to a motorized rotary actuator, with which the desired axial displacement of the sliding sleeve is precisely adjustable. For this purpose, as provided in a preferred embodiment, in particular a worm drive is suitable because of its self-locking.

Wie eingangs bereits erläutert, ist es die vornehmliche Aufgabe der erfindungsgemäßen Koppelvorrichtung, die Basis in einer ersten Schiebestellung der Schiebehülse mit der Innenwelle und in einer zweiten Schiebstellung der Schiebehülse mit der Außenwelle zu verbinden. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind noch eine oder mehrere weitere Schiebestellungen vorgesehen, insbesondere eine dritte Schiebestellung, in der keine der Wirkverbindungsanordnungen der Schiebehülse mit einer korrespondierenden Wirkverbindungsanordnung einer der Wellen eine drehfeste Verbindung bildet. Beide Wellen sind in dieser Schiebestellung von der Basis entkoppelt. Alternativ oder zusätzlich kann eine vierte Schiebestellung vorgesehen sein, in der beide Wirkverbindungsanordnungen der Schiebehülse mit der jeweils korrespondierenden Wirkverbindungsanordnung der Wellen eine drehfeste Verbindung bilden. In dieser Stellung sind also beide Wellen, d.h. die Innenwelle und die Außenwelle, mit der Basis verbunden. As already explained, it is the primary object of the coupling device according to the invention to connect the base in a first sliding position of the sliding sleeve with the inner shaft and in a second sliding position of the sliding sleeve with the outer shaft. In a preferred development of the invention, one or more further sliding positions are provided, in particular a third sliding position, in which none of the operative connection arrangements of the sliding sleeve forms a rotationally fixed connection with a corresponding operative connection arrangement of one of the shafts. Both shafts are decoupled from the base in this sliding position. Alternatively or additionally, a fourth sliding position may be provided, in which form both operative connection arrangements of the sliding sleeve with the respective corresponding operative connection arrangement of the shafts a rotationally fixed connection. In this position, therefore, both shafts, i. the inner shaft and the outer shaft, connected to the base.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following specific description and the drawings.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Es zeigen: Show it:

1 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung, 1 a perspective view of a preferred embodiment of the coupling device according to the invention,

2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung in vier Schaltstellungen. 2 a schematic representation of an embodiment of the coupling device according to the invention in four switching positions.

Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche oder analoge Elemente hin. Like reference numerals in the figures indicate like or analogous elements.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung 10, die hier ohne Basis 12 und ohne Wellen 14, 16 dargestellt ist. Deren Anordnung ist der schematischen Darstellung von 2 zu entnehmen, auf die weiter unten im Detail eingegangen werden soll. 1 shows a perspective view of a preferred embodiment of a coupling device according to the invention 10 who are here without a base 12 and without waves 14 . 16 is shown. Their arrangement is the schematic representation of 2 to be discussed in detail below.

Zentraler Bestandteil der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung ist eine Nabe 18, die einen hinteren Bereich 181 größeren Durchmessers und einen vorderen Bereich kleineren Durchmessers 182 aufweist. Zwischen dem hinteren Bereich 181 und dem vorderen Bereich 182 ist ein Übergangsbereich 183 angeordnet, in dem sich die Nabe 18 verjüngt. Am hinteren Bereich 181 ist ein Flansch 184 angeordnet, mit dem die Nabe 18 an der Basis 12 angeflanscht werden kann. Der Übergangsbereich 183 sowie der hintere Teil des vorderen Bereichs 182 der Nabe 18 ist mit axial erstreckten, schlitzartigen Radialdurchbrüchen 185 versehen. The central component of the coupling device according to the invention is a hub 18 that has a rear area 181 larger diameter and a front area of smaller diameter 182 having. Between the rear area 181 and the front area 182 is a transition area 183 arranged in which the hub 18 rejuvenated. At the rear area 181 is a flange 184 arranged with which the hub 18 at the base 12 can be flanged. The transition area 183 as well as the rear part of the front area 182 the hub 18 is with axially extending, slot-like radial openings 185 Mistake.

Im Inneren des hinteren Bereichs 181 der Nabe 18 ist eine kronenartige Schiebehülse 20 geführt. Diese weist einen Hülsenkörper 201 auf, an dessen vorderem Rand eine Mehrzahl von axial erstreckten Fingern 202 angeordnet sind. Diese Finger durchsetzen die Radialdurchbrüche 185 im Übergangsbereich 183 und sind an deren Breite im vorderen Bereich 182 derart angepasst, dass eine spielarme Linearführung realisiert ist. Die Materialstärke der Finger 202 ist wenigstens bereichsweise größer als die Materialstärke der Nabe 18 in deren vorderem Bereich 182, wie insbesondere in 2 erkennbar. Inside the rear area 181 the hub 18 is a crown-like sliding sleeve 20 guided. This has a sleeve body 201 on, at its front edge a plurality of axially extending fingers 202 are arranged. These fingers enforce the radial breakthroughs 185 in the transition area 183 and are at the width in the front area 182 adjusted so that a low-backlash linear guide is realized. The material thickness of the fingers 202 is at least partially larger than the material thickness of the hub 18 in the front area 182 , in particular in 2 recognizable.

Im Inneren des Hülsenkörpers 201 sind, über dessen Umfang verteilt, nach innen ragende Innenzähne 203 angeordnet. Inside the sleeve body 201 are, distributed over its circumference, inwardly projecting internal teeth 203 arranged.

In der Nähe ihres hinteren Randes weist die Schiebehülse 20 einen Azimutalschlitz 204 auf, in den ein gekröpfter Bereich 221 eines Rotationsstabes 22 eingreift. Der Rotationsstab 22 ist in einem am Flansch 184 festgelegten Radiallager 24 gelagert. Der Rotationsstab 22 ist im Wesentlichen senkrecht zur Achse der Nabe 18 und der Schiebehülse 20 angeordnet. An seinem der Nabe 18 und der Schiebehülse 22 abgewandten Ende ist der Rotationsstab 22 drehfest mit einem Schneckenrad 26 verbunden, welches mit einer Schnecke 28 kämmt, die von einem Elektromotor 30 angetrieben wird. Betätigung des Elektromotors 30 führt zu einer Rotation des Rotationsstabes 22 und somit zu einer Verschwenkung dessen gekröpften Abschnitts 221. Die Axialkomponente (bezogen auf die Nabe 18 und die Schiebehülse 20) dieser Bewegung wird über den Azimutalschlitz 204 auf die Schiebehülse 20 übertragen, sodass deren Axialbewegung resultiert. Near its rear edge has the sliding sleeve 20 an azimuth slot 204 in which a cranked area 221 a rotating rod 22 intervenes. The rotating rod 22 is in one at the flange 184 fixed radial bearings 24 stored. The rotating rod 22 is substantially perpendicular to the axis of the hub 18 and the sliding sleeve 20 arranged. At his the hub 18 and the sliding sleeve 22 opposite end is the rotating rod 22 rotatably with a worm wheel 26 connected, which with a snail 28 meshes, that of an electric motor 30 is driven. Actuation of the electric motor 30 leads to a rotation of the rotating rod 22 and thus to a pivoting of the bent portion 221 , The axial component (relative to the hub 18 and the sliding sleeve 20 ) of this movement is via the azimuthal slot 204 on the sliding sleeve 20 transferred so that their axial movement results.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Koppelvorrichtung soll nachfolgend anhand von 2 erläutert werden. In 2a ist eine erste Schiebestellung der Schiebehülse 20 dargestellt, bei der die die schlitzartigen Radialdurchbrüche 185 durchgreifenden Finger 202, die eine Außenverzahnung der Schiebehülse 20 bilden, in eine korrespondierende Innenverzahnung 161 der Außenwelle 16 eingreifen. Ein Relativmoment zwischen der Außenwelle 16 und der Nabe 18, die an der Basis 12 festgelegt ist, wird über die von den Radialdurchbrüchen 185 gebildete seitliche Führung der Finger 202 übertragen. In dieser Stellung liegt somit eine drehfeste Kopplung zwischen der Außenwelle 16 und der Nabe 18, d.h. der Basis 12 vor. Die Innenzähne 203, die an der Innenseite des Hülsenkörpers 201 angeordnet sind, stehen in dieser Schiebestellung in keiner Wechselwirkung mit irgendeinem Element, insbesondere nicht mit einer korrespondierenden Außenverzahnung 141 der Innenwelle 14. The function of the coupling device according to the invention will be described below with reference to 2 be explained. In 2a is a first sliding position of the sliding sleeve 20 presented in which the the slit-like radial breakthroughs 185 sweeping fingers 202 that has an external toothing of the sliding sleeve 20 form, in a corresponding internal toothing 161 the outer shaft 16 intervention. A relative moment between the outer shaft 16 and the hub 18 that are at the base 12 is set over that of the radial breakthroughs 185 formed lateral guidance of the fingers 202 transfer. In this position is thus a rotationally fixed coupling between the outer shaft 16 and the hub 18 ie the base 12 in front. The inner teeth 203 attached to the inside of the sleeve body 201 are arranged, are in this sliding position in no interaction with any element, in particular not with a corresponding external toothing 141 the inner shaft 14 ,

In der in 2b gezeigten Schiebestellung, in der die Schiebehülse 20 etwas nach hinten, d.h. in 2 nach links, verschoben ist, greifen die Finger 202 noch immer in die Innenverzahnung der Außenwelle 16 ein. Diesbezüglich ergibt sich somit keine wesentliche Änderung zur Stellung von 2a. Die Innenzähne 203 der Schiebehülse 20 greifen in dieser Stellung jedoch in die Außenverzahnung 141 der Innenwelle 14 ein, sodass auch diese in der gezeigten Stellung mit der Nabe 18 und somit mit der Basis 12 drehfest verbunden ist. In the in 2 B shown sliding position in which the sliding sleeve 20 something backwards, ie in 2 moved to the left, the fingers are gripping 202 still in the internal teeth of the outer shaft 16 one. In this respect, therefore, there is no significant change to the position of 2a , The inner teeth 203 the sliding sleeve 20 However, in this position, they engage in external teeth 141 the inner shaft 14 one, so that these in the position shown with the hub 18 and thus with the base 12 rotatably connected.

Bei der in 2c gezeigten Schiebestellung, in der die Schiebehülse 20 noch weiter nach hinten, d.h. in 2 nach links, verschoben ist, sind die Finger 202 außer Eingriff mit der Innenverzahnung 161 der Außenwelle 16 geraten. Deren Kopplung mit der Nabe 18 und somit mit der Basis 12 ist damit aufgehoben. Allerdings besteht noch immer ein Zahneingriff zwischen den Innenzähnen 203 der Schiebehülse 20 und der Außenverzahnung 141 der Innenwelle 14. Diese ist demnach, wie auch in der zuvor beschriebenen Schaltstellung, drehfest mit der Nabe 18 und somit mit der Basis 12 verbunden. At the in 2c shown sliding position in which the sliding sleeve 20 even further to the rear, ie in 2 moved to the left, are the fingers 202 out of engagement with the internal teeth 161 the outer shaft 16 devices. Their coupling with the hub 18 and thus with the base 12 is thus canceled. However, there is still a meshing between the internal teeth 203 the sliding sleeve 20 and the external teeth 141 the inner shaft 14 , This is therefore, as well as in the switching position described above, rotatably with the hub 18 and thus with the base 12 connected.

Schließlich zeigt 2d eine Schiebstellung, in der die Schiebehülse noch weiter nach hinten, d.h. in 2 nach links, verschoben ist. In dieser Stellung sind nunmehr auch die Innenzähne 203 der Schiebehülse 20 außer Eingriff mit der Außenverzahnung 141 der Innenwelle 14 geraten, sodass in dieser Stellung keine drehfeste Kopplung irgendeiner der Wellen 14, 16 mit der Nabe und somit mit der Basis 12 mehr gegeben ist. Finally shows 2d a sliding position, in which the sliding sleeve even further to the rear, ie in 2 to the left, is moved. In this position are now the inner teeth 203 the sliding sleeve 20 out of engagement with the external teeth 141 the inner shaft 14 advised that in this position no rotationally fixed coupling of any of the waves 14 . 16 with the hub and thus with the base 12 more is given.

Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere kann durch andersartige Gestaltung der Verzahnungen eine Koppelvorrichtung geschaffen werden, die nicht alle in 2 gezeigte Schaltstellungen realisiert. Insbesondere wird es dem Fachmann leicht möglich sein, beispielsweise durch schmalere Gestaltung der Außenverzahnung 141 der Innenwelle 14, die in 2b gezeigte simultane Kopplung beider Wellen 14, 16 mit der Nabe 18 zu vermeiden. Auch die Schiebebetätigung der Schiebehülse 20 kann auf andere Weise als in 1 gezeigt, erfolgen. Dies wird insbesondere dann erforderlich sein, wenn die Nabe 18 nicht an einer festen Basis 12, sondern an einem selbstbeweglichen Teil, beispielsweise einer dritten Welle festgelegt ist. Of course, the embodiments discussed in the specific description and shown in the figures represent only illustrative embodiments of the present invention. A broad range of possible variations will be apparent to those skilled in the art in light of the disclosure herein. In particular, by different design of the teeth a coupling device can be created, not all in 2 realized switching positions realized. In particular, it will be easily possible for the person skilled in the art, for example, by narrower design of the outer toothing 141 the inner shaft 14 , in the 2 B shown simultaneous coupling of both waves 14 . 16 with the hub 18 to avoid. Also the sliding operation of the sliding sleeve 20 can be other than in 1 shown, done. This will be especially necessary if the hub 18 not on a firm basis 12 , but is fixed to a self-moving part, for example, a third wave.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10: Koppelanordnung coupling arrangement
12 12: Basis Base
14 14: Innenwelle inner shaft
141 141: Außenverzahnung von 14 External toothing of 14
16 16: Außenwelle outer shaft
161 161: Innenverzahnung von 16 Internal toothing of 16
18 18: Nabe hub
181 181: hinterer Bereich von 18 rear area of 18
182 182: vorderer Bereich von 18 front area of 18
183 183: Übergangsbereich zwischen 181 und 182 Transition area between 181 and 182
184 184: Flansch flange
185 185: Radialdurchbruch Radial opening
20 20: Schiebehülse sliding sleeve
201 201: Hülsenkörper sleeve body
202 202: Finger finger
203 203: Innenzähne internal teeth
204 204: Azimutalschlitz Azimutalschlitz
22 22: Rotationsstab rotating rod
221 221: gekröpfter Bereich von 22 cranked area of 22
24 24: Radiallager radial bearings
26 26: Schneckenrad worm
28 28: Schnecke slug
30 30: Elektromotor electric motor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10058198 A1 [0002]

Claims

Device for switchable coupling of a base ( 12 ) with two coaxial shafts ( 14 . 16 ), namely a formed as a hollow shaft outer shaft ( 16 ) and one radially inside the outer shaft ( 16 ) arranged inner shaft ( 14 ), comprising an axially displaceable and rotationally fixed to the base ( 12 ) mounted sliding sleeve ( 20 ) having a first active connection arrangement ( 203 ), which in a first sliding position of the sliding sleeve ( 20 ) a rotationally fixed connection with a corresponding operative connection arrangement ( 141 ) of the inner shaft ( 14 ), and a second active compound arrangement ( 202 ), which in a second sliding position of the sliding sleeve ( 20 ) a rotationally fixed connection with a corresponding operative connection arrangement ( 161 ) of the outer shaft ( 16 ), characterized in that the sliding sleeve ( 20 ) radially between the inner shaft ( 14 ) and the outer shaft ( 16 ) and on a base fixed hub ( 18 ) is mounted, on the outside of the outer shaft ( 16 ) and inside the inner shaft ( 14 ), wherein the hub ( 18 ) slit-like radial breakthroughs ( 185 ), by which one of the active connection arrangements ( 202 ; 203 ) of the sliding sleeve ( 20 ) protrudes.

Device according to Claim 1, characterized in that the first active connection arrangement ( 203 ) of the sliding sleeve ( 20 ) as having an outer toothing section ( 141 ) of the inner shaft ( 14 ) corresponding inner toothing section ( 203 ) and / or the second active connection arrangement ( 202 ) of the sliding sleeve ( 20 ) as having an inner toothing section ( 161 ) of the outer shaft ( 16 ) corresponding outer toothing section ( 203 ) is trained.

Device according to claim 2, characterized in that the sliding sleeve ( 20 ) a sleeve body ( 201 ), at the front edge and over its circumference distributed a plurality of axially extending fingers ( 202 ) are arranged, which together the outer toothed area ( 202 ) of the sliding sleeve ( 20 ) form.

Device according to claim 3, characterized in that the hub ( 18 ) a rear area ( 181 ) of larger diameter and a front area ( 182 ) of smaller diameter, wherein the slot-like radial openings ( 185 ) the front area ( 182 ) and one with the rear area ( 181 ) ( 183 ) push through.

Device according to claim 4, characterized in that the inner diameter of the rear region ( 181 ) the hub ( 18 ) the outer diameter of the sleeve body ( 201 ) is adjusted.

Device according to one of claims 4 to 5, characterized in that the inner diameter of the front region ( 182 ) the hub ( 18 ) the inner diameter of the sliding sleeve ( 20 ) in the area of their fingers ( 202 ), the radial extent of the fingers ( 202 ) is at least partially larger than the material thickness of the front region ( 182 ) the hub ( 18 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sliding sleeve ( 20 ) in its rear area, with which it is passed over the hub ( 18 ), an azimuthal slot ( 204 ) into which a cranked section ( 221 ) of a hub fixedly mounted rotary rod ( 22 ) intervenes.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the sliding sleeve ( 20 ) facing away from the end of the rotating rod ( 22 ) with a motorized rotary actuator ( 26 . 28 . 30 ) is coupled.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the rotary actuator ( 26 . 28 . 30 ) is designed as a worm drive.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sliding sleeve ( 20 ) into a third sliding position, in which none of its operative connection arrangements ( 202 . 203 ) with a corresponding active connection arrangement ( 141 . 161 ) one of the waves ( 14 . 16 ) forms a rotationally fixed connection and / or in a fourth sliding position, in which both of their active connection arrangements ( 202 . 203 ) with the respective corresponding active connection arrangement ( 141 . 161 ) of the waves ( 14 . 16 ) form a rotationally fixed connection, is displaceable.