AUSKUPPELN DER KUPPLUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung.

Die vorliegende Kupplungsanordnung umfasst ein erstes Bauteil, welches eine Längsachse definiert, und ein zweites Bauteil, welches entlang der Längsachse verschiebbar gelagert ist. Mit- tels eines Anpresselements wird das zweite Bauteil in eine erste Stellung vorgespannt, in welcher das zweite Bauteil un- ter Ausbildung eines Reibschlusses am ersten Bauteil anliegt. Mit derartigen Kupplungsanordnungen kann ein Drehmoment von dem um die Längsachse drehenden ersten Bauteil auf das zweite Bauteil oder umgekehrt übertragen werden. In der zweiten Stel- lung sind das erste Bauteil und das zweite Bauteil beabstandet voneinander angeordnet, so dass der Reibschluss aufgehoben ist und kein Drehmoment übertragen werden kann. Derartige Kupp- lungsanordnungen sind unter anderem aus der DE 10214 669 A1, der DE 102005 005 791 A1, der DE 102017 208 603 A1, der DE 10 2007 058 513 A1, der DE 945201 B, der DE 102019 101 760 A1 und der WO 2008/135036 A1 bekannt.

Insbesondere dann, wenn eine derartige Kupplungsanordnung bei Zugfahrzeugen, beispielsweise bei LKW, eingesetzt wird, tritt folgende Situation auf: Einerseits müssen hohe Drehmomente übertragen werden, andererseits ist der zur Verfügung stehende Bauraum, insbesondere der radiale Bauraum, aufgrund von kon- struktiven Vorgaben begrenzt. Um die vorliegenden Drehmomente sicher übertragen zu können, werden häufig miteinander korres- pondierende Konusse eingesetzt. Je geringer der Konuswinkel der Konusse, welchen diese mit der Längsachse einschließen, desto höher das übertragbare Drehmoment. Mit abnehmendem Ko- nuswinkel steigt aber auch die Öffnungskraft, um das zweite Bauteil vom ersten Bauteil zu lösen und in die zweite Stellung zu bewegen, um den Reibschluss und folglich die Drehmomen- tübertragung zu unterbrechen. Ebenfalls aufgrund von konstruk- tiven Vorgaben ist die zur Verfügung stehende Öffnungskraft begrenzt, welche von Stellgliedern, beispielsweise von Pneuma- tikzylindern, bereitgestellt wird. Um das zweite Bauteil mit der zur Verfügung stehenden Öffnungskraft vom ersten Bauteil lösen zu können, werden Übersetzungen eingesetzt, insbesondere unter Verwendung von Hebeln.

Aufgrund des Reibschlusses kommt es im Betrieb der Kupplungs- anordnung zu einem Verschleiß des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils. Aufgrund des Verschleißes ändern sich die vom Hebel bereitgestellten Übersetzungsverhältnisse, so dass es zu folgender Situation kommen kann: Während sich im neuwer- tigen Zustand des ersten und des zweiten Bauteils, in welchem sie keinen oder nur einen zu vernachlässigenden Verschleiß aufweisen, das zweite Bauteil mit der zur Verfügung stehenden Öffnungskraft problemlos vom ersten Bauteil lösen lässt, wird das Lösen des zweiten Bauteils vom ersten Bauteil mit zuneh- mendem Verschleiß immer schwieriger, bis dass der Verschleiß ein Maß erreicht, bei dem die Öffnungskraft nicht mehr aus- reicht. Infolgedessen kann das zweite Bauteil nicht mehr vom ersten Bauteil gelöst werden, wodurch die Kupplung nicht mehr bestimmungsgemäß betrieben werden kann und ausgetauscht werden muss.

Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kupplungsanordnung anzugeben, mit welcher es bei ei- ner vorgegebenen Öffnungskraft und einem vorgegebenen Bauraum möglich ist, auch bei größerem Verschleiß des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils das zweite Bauteil sicher vom ersten

Bauteil lösen zu können. Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Un- teransprüche.

Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Kupplungsan- ordnung umfassend

- ein erstes Bauteil, welches eine Längsachse definiert,

- ein zweites Bauteil, welches entlang der Längsachse ver- schiebbar gelagert ist,

- ein Anpresselement, welches das zweite Bauteil in eine ers- te Stellung vorspannt, in welcher das zweite Bauteil unter Ausbildung eines Reibschlusses am ersten Bauteil anliegt, und

- eine Betätigungseinheit, mit welcher das zweite Bauteil von der ersten Stellung in eine zweite Stellung verschiebbar ist, in welcher das zweite Bauteil beabstandet vom ersten Bauteil angeordnet ist, wobei die Betätigungseinheit o ein Stellglied, welches entlang der Längsachse ver- schiebbar ist und dabei eine Öffnungskraft bereit- stellt, und o einen Hebel umfasst, welcher drehbar um eine senkrecht zur Längsachse verlaufende Drehachse im zweiten Bauteil gelagert ist und eine Kontaktfläche aufweist, mit wel- cher der Hebel an einer feststehenden Gegenkontaktflä- che anliegt, wobei die Kontaktfläche und/oder die Ge- genkontaktfläche eine konvexe Wölbung aufweisen, und o das Stellglied und der Hebel so zusammenwirken, dass die Bewegung des Stellglieds entlang der Längsachse in eine Bewegung des Hebels auf der Gegenkontaktfläche um- gewandelt wird, wodurch das zweite Bauteil entlang der Längsachse in die zweite Stellung verschoben wird. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Kupplungsanordnungen ist der Hebel drehbar an einem entlang der Längsachse festste- henden Bauteil befestigt. Aufgrund dieser Anordnung ändern sich die vom Hebel bereitgestellten Übersetzungsverhältnisse bei zunehmendem Verschleiß, so dass mit zunehmendem Ver- schleißmaß des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils die Öffnungskraft, die zum Lösen des ersten Bauteils vom zweiten Bauteil notwendig ist, immer stärker ansteigt. Übersteigt der Verschleiß ein bestimmtes Maß, reicht die zur Verfügung ste- hende Öffnungskraft nicht mehr aus, um das zweite Bauteil vom ersten Bauteil zu lösen.

Vorschlagsgemäß hingegen ist hingegen der Hebel um eine senk- recht zur Längsachse verlaufende Drehachse drehbar am zweiten Bauteil angeordnet. Die Drehachse des Hebels folgt daher der Bewegung des zweiten Bauteils. Dabei weist der Hebel eine Kon- taktfläche auf, mit welcher der Hebel an einer feststehenden Gegenkontaktfläche anliegt. Entweder die Kontaktfläche oder die Gegenkontaktfläche oder beide Flächen weisen eine konvexe Wölbung auf. Wird das Stellglied betätigt, wenn sich das zwei- te Bauteil in der ersten Stellung befindet, drückt es auf den Hebel, so dass sich der Hebel um die Drehachse dreht, wobei sich die Kontaktfläche relativ zur Gegenkontaktfläche bewegt. Bei der Relativbewegung zwischen der Kontaktfläche und der Ge- genkontaktfläche handelt es sich nicht ausschließlich um eine Abrollbewegung, sondern um eine Überlagerung von einer rotato- rischen und einer translatorischen Bewegung. Infolgedessen gleitet die Kontaktfläche gegenüber der Gegenkontaktfläche. Aufgrund der Bewegung des Hebels wird das zweite Bauteil mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnisses in die zweite Stel- lung bewegt. Aufgrund der vorschlagsgemäßen Kupplungsanordnung sind die vom Hebel bereitgestellten Übersetzungsverhältnisse bei ansonsten gleicher Ausführung deutlich weniger stark abhängig vom Ver- schleiß als es bei aus dem Stand der Technik bekannten Kupp- lungsanordnungen der Fall ist. Insofern ist es auch mit zuneh- mendem Verschleiß möglich, das zweite Bauteil mit der zur Ver- fügung stehenden Öffnungskraft zu öffnen. Infolgedessen kann die vorschlagsgemäße Kupplungsanordnung länger bestimmungsge- mäß betrieben werden als es bei Kupplungsanordnungen nach dem Stand der Technik der Fall ist.

Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform ist das erste Bau- teil entlang der Längsachse feststehend, wobei die Gegenkon- taktfläche vom ersten Bauteil oder von einem mit dem ersten Bauteil verbundenen dritten Bauteil gebildet wird. Zum Über- tragen eines Drehmoments ist es nicht notwendig, sowohl das erste Bauteil als auch das zweite Bauteil relativ zueinander entlang der Längsachse bewegbar auszuführen. Vielmehr genügt es, ein Bauteil, hier das zweite Bauteil, entlang der Längs- achse bewegbar auszuführen. Somit kann die Gegenkontaktfläche vom ersten Bauteil oder von einem mit dem ersten Bauteil ver- bundenen dritten Bauteil gebildet werden, wodurch die Kon- struktion der Kupplungsanordnung vereinfacht werden kann.

In einer weitergebildeten Ausführungsform kann der Hebel als ein zweiseitiger Hebel ausgebildet sein. Die Bewegung des Stellglieds wird in eine entgegengesetzte Bewegung des zweiten Bauteils entlang der Längsachse umgesetzt, wodurch sich eine sehr kompakte Gestaltung der Kupplungsanordnung realisieren lässt.

Bei einer weitergebildeten Ausführungsform kann der Radius (R) der konvexen Wölbung der Kontaktfläche und/oder der Gegenkon- taktfläche so gewählt werden, dass die Fließgrenze der Materi- alien, welche die Kontaktfläche und der Gegenkontaktfläche bilden, im bestimmungsgemäßen Betrieb der Kupplungsanordnung nicht überschritten werden. Je größer der Radius, desto mehr nähern sich die Kontaktfläche und/oder die Gegenkontaktfläche einer Ebene an. Es bietet sich daher an, entweder die Kontakt- fläche oder die Gegenkontaktfläche eben auszugestalten. Wird der Radius der konvexen Wölbung maximiert, so kann die Hertz- sche Pressung, die zwischen den Bauteilen wirkt, welche die Kontaktfläche und die Gegenkontaktfläche bilden, hier der He- bel und das erste Bauteil oder das mit dem ersten Bauteil ver- bundene dritte Bauteil, minimiert werden. Ein Setzen des He- bels und des ersten Bauteils oder des mit dem ersten Bauteil verbundene dritte Bauteil, kann verhindert werden. Spannungs- spitzen in den betreffenden Bauteilen werden vergleichmäßigt, so dass die Belastungen der betreffenden Bauteile verringert werden kann. Zusätzlich können das erste Bauteil oder das mit dem ersten Bauteil verbundene dritte Bauteil sowie der Hebel gehärtet werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann das erste Bauteil ei- nen Außenkonus und das zweite Bauteil einen korrespondierenden Innenkonus aufweisen, wobei das zweite Bauteil zum Ausbilden des Reibschlusses in das erste Bauteil einbringbar ist, so dass der Innenkonus mit dem Außenkonus zur Anlage kommt.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung soll der Begriff „Außen- konus" das Bauteil beschreiben, in welches das Bauteil, wel- ches den „Innenkonus" aufweist, eingebracht wird. Folglich weist die konusförmige Fläche des Außenkonus zur Längsachse hin, während die konusförmige Fläche des Innenkonus von der Längsachse weg weist. Der Reibschluss zwischen dem ersten Bau- teil und dem zweiten Bauteil erfolgt über die konusförmigen Flächen, wodurch das übertragbare Drehmoment gegenüber ebenen Flächen deutlich erhöht wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließen der Außenkonus und der Innenkonus einen Konuswinkel mit der Längsachse ein, wobei der Konuswinkel zwischen 4 und 8° beträgt. In diesem Be- reich des Konuswinkels können besonders hohe Drehmomente über- tragen werden, gleichzeitig aber die Öffnungskräfte unter Ver- wendung der vorschlagsgemäßen Kupplungsanordnung auch bei zu- nehmendem Verschleiß auf ein beherrschbares Maß begrenzt wer- den.

Eine weitergebildete Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass

- das erste Bauteil und das zweite Bauteil um die Längsachse drehbar gelagert sind,

- das erste Bauteil oder das zweite Bauteil mittels einer An- triebseinheit drehbar antreibbar sind, und

- die Drehbewegung des angetriebenen Bauteils bei ausgebilde- tem Reibschluss auf das nicht angetriebene Bauteil über- tragbar ist.

In diesem Fall kann Antriebseinheit als ein Elektromotor oder als ein Verbrennungsmotor ausgestaltet sein.

Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform umfasst das Stell- glied einen Pneumatikzylinder, einen Hydraulikzylinder oder einen Elektrozylinder. Derartige Stellglieder sind kostengüns- tig in der Herstellung. Zudem sind insbesondere in Zugfahrzeu- gen wie LKW pneumatische oder hydraulische Systeme im Einsatz, so dass die entsprechenden Energieträger ohnehin zur Verfügung stehen. Das Stellglied in einer dieser Ausführungsformen lässt sich daher leicht in bestehende Systeme integrieren. Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Stellglied einen mit dem Hebel zusammenwirkenden Übertra- gungskörper zum Übertragen der vom Pneumatikzylinder, vom Hyd- raulikzylinder oder vom Elektrozylinder bereitgestellten Ver- schiebebewegung auf den Hebel umfasst. Der Übertragungskörper kann auf die vorliegenden baulichen Gegebenheiten angepasst werden, so dass keine Anpassung an den Stellgliedern selbst vorgenommen werden muss. Folglich können handelsübliche Stell- glieder verwendet werden, wodurch die Kosten gering gehalten werden können.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwi- schen dem Stellglied und dem Übertragungskörper ein Wälzlager angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist es nicht notwen- dig, das Stellglied drehbar zu lagern, wodurch der konstrukti- ve Aufwand gering und der Betrieb des Stellelements verein- facht werden kann.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Fol- genden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine prinzipielle Darstellung einer Kupplungsanord- nung nach dem Stand der Technik,

Figur 2 eine prinzipielle Darstellung einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung,

Figur 3A eine Schnittdarstellung durch Kupplungsanordnung ba- sierend auf einer Kupplungsanordnung nach dem Stand der Technik, wie in Figur 1 dargestellt, Figur 3B bis 3E jeweils ausschnittsweise Darstellungen der in Figur 3A dargestellten Kupplungsanord- nung in verschiedenen Betriebszuständen,

Figur 4A eine Schnittdarstellung durch Kupplungsanordnung ba- sierend auf einer erfindungsgemäßen Kupplungsanord- nung, wie in Figur 2 dargestellt, und

Figur 4B bis 4D jeweils ausschnittsweise Darstellungen der in Figur 4A dargestellten Kupplungsanord- nung in verschiedenen Betriebszuständen.

In Figur 1 ist eine Kupplungsanordnung 10 nach dem Stand der Technik anhand einer stark vereinfachten und auf das Wesentli- che reduzierten Darstellung gezeigt. Die Kupplungsanordnung 10 umfasst ein erstes Bauteil 12, welches eine Längsachse L defi- niert. Das erste Bauteil 12 ist um die Längsachse L drehbar gelagert, entlang der Längsachse L aber fest. Weiterhin um- fasst die Kupplungsanordnung 10 ein zweites Bauteil 14, wel- ches entlang der Längsachse L verschiebbar gelagert ist und mittels eines Anpresselements 16 in eine erste Stellung vorge- spannt wird, in welcher es unter Ausbildung eines Reibschlus- ses am ersten Bauteil 12 anliegt. Aus Darstellungsgründen sind das erste Bauteil 12 und das zweite Bauteil 14 versetzt zuei- nander dargestellt, liegen aber in der ersten Stellung an ei- ner Berührungsfläche AB aneinander an. Aufgrund des dann vor- liegenden Reibschlusses kann ein Drehmoment zwischen dem ers- ten Bauteil 12 und dem zweiten Bauteil 14 übertragen werden.

Die Kupplungsanordnung 10 umfasst ferner eine Betätigungsein- heit 18, mit welcher das zweite Bauteil 14 von der ersten Stellung in eine zweite Stellung verschiebbar ist. In der nicht dargestellten zweiten Stellung ist das zweite Bauteil 14 beabstandet vom ersten Bauteil 12 angeordnet, so dass der Reibschluss aufgehoben ist und kein Drehmoment übertragbar ist. Die Betätigungseinheit 18 umfasst ein Stellglied 20, wel- ches entlang der Längsachse L bewegbar ist und welches eine Öffnungskraft bereitstellt. Weiterhin weist die Betätigungs- einheit 18 einen zweiseitigen Hebel 22 auf, welcher um eine senkrecht zur Längsachse L verlaufende Drehachse D drehbar ge- lagert ist. Die Drehachse D ist dem ersten Bauteil 12 zugeord- net und folglich nicht entlang der Längsachse L verschiebbar.

Der Hebel 22 liegt mit einem ersten Ende am Stellglied 20 und mit einem zweiten Ende am zweiten Bauteil 14 an.

Wird das Stellglied 20 betätigt, bewegt es sich entlang der Längsachse L. Bezogen auf die Figur 1 bewegt sich das Stell- glied 20 nach links. Dabei wird der Hebel 22 um die Drehachse D links herum gedreht. Aufgrund der Tatsache, dass der Hebel 22 als ein zweiseitiger Hebel 22 ausgebildet ist, wird das zweite Bauteil 14 mit einem entsprechenden Übersetzungsver- hältnis entlang der Längsachse L nach rechts in die zweite Stellung verschoben, wobei das zweite Bauteil 14 vom ersten Bauteil 12 entfernt und das Anpresselement 16 komprimiert wird. Infolgedessen wird der Reibschluss aufgehoben, so dass kein Drehmoment mehr übertragen werden kann.

Aufgrund des Reibschlusses kommt es im Betrieb der Kupplungs- anordnung 10 zu einem Verschleiß, infolgedessen die Wandstär- ken des ersten Bauteils 12 und des zweiten Bauteils 14 abneh- men. Dieser Verschleiß ist in Figur 1 dadurch symbolisiert, dass die freie Stirnfläche des zweiten Bauteils 14 von einer ersten Position welche sie im neuwertigen und verschleißfreien Zustand der Kupplungsanordnung 10 einnimmt, in eine zweite Po- sition wandert. Bezogen auf die Figur 1 wandert die erste Stellung nach links, wodurch sich auch die Drehstellung des Hebels 22 in der ersten Stellung verändert. Ausgehend vom neu- wertigen Zustand der Kupplungsanordnung 10 wird der Hebel 22 aufgrund der Wanderung der ersten Stellung mit zunehmendem Verschleiß nach rechts gedreht, wie es mit dem Pfeil P gekenn- zeichnet ist. Hierdurch kann die Übersetzung sinken, welche der Hebel 22 bereitstellt. Je nach Ausgestaltung der Kupp- lungsanordnung 10 können die Übersetzungsverhältnisse bezogen auf ein bestimmtes Verschleißmaß bis auf 80% des ursprüngli- chen Wertes ohne Verschleiß sinken. Hierdurch kann es zu der Situation kommen, dass die vom Stellglied 20 bereitgestellte Öffnungskraft im neuwertigen Zustand der Kupplungsanordnung 10 ausreicht, das zweite Bauteil 14 in die zweite Stellung zu be- wegen. Übersteigt der Verschleiß ein bestimmtes Maß, reicht aufgrund der oben erwähnten Gründe die Öffnungskraft nicht mehr aus, so dass die Kupplungsanordnung 10 nicht mehr bestim- mungsgemäß betrieben werden kann.

In Figur 2 ist eine vorschlagsgemäße Kupplungsanordnung 24 ebenfalls anhand einer stark vereinfachten und auf das Wesent- liche reduzierten Darstellung gezeigt. Der wesentliche Unter- schied liegt darin, dass der Hebel 22 einerseits um eine senk- recht zur Längsachse L verlaufende Drehachse D im zweiten Bau- teil 14 gelagert ist und andererseits eine Kontaktfläche 26 mit einer konvexen Wölbung 30 aufweist, mit welcher der Hebel 22 an einer feststehenden ebenen Gegenkontaktfläche 28 an- liegt. Die feststehende ebene Gegenkontaktfläche 28 wird vom ersten Bauteil 12 oder mit einem mit dem ersten Bauteil 12 verbundenen zweiten Bauteil 14 gebildet. Während die Gegenkon- taktfläche 28 ortsfest ist, ist die Drehachse D mit dem zwei- ten Bauteil 14 entlang der Längsachse L verschiebbar. Im Übri- gen soll die Kupplungsanordnung 24 weitgehend so aufgebaut sein wie in Figur 1 angenommen. Insbesondere sollen der Bau- raum und die zur Verfügung stehende Öffnungskraft gleich sein.

Zwar wird auch hier der Hebel 22 mit zunehmendem Verschleiß bezogen auf die erste Stellung nach rechts gedreht, allerdings bleiben die Übersetzungsverhältnisse hiervon weitgehend unbe- rührt. Wie erwähnt, sinkt der Wert des Übersetzungsverhältnis- ses des Hebels 22 bei einem bestimmten Verschleißmaß in der aus dem Stand der Technik bekannten Kupplungsanordnung 24 auf 80% des ursprünglichen Übersetzungsverhältnisses. Demgegenüber sinkt das Übersetzungsverhältnis beim selben Verschleißmaß und auch bei sonst gleichem Aufbau der Kupplungsanordnung 24 auf- grund der vorschlagsgemäßen Hebelanordnung nur auf 95% des ur- sprünglichen Übersetzungsverhältnisses.

In Figur 3A ist ein Ausführungsbeispiel einer Kupplungsanord- nung 10 nach dem Stand der Technik anhand einer Schnittdar- stellung dargestellt. Auf einer Welle 32, welche um die Längs- achse L drehbar ist, ist eine Hülse 34 aufgeschoben, welche drehfest mit der Welle 32 verbunden ist. Auf der Hülse 34 ist ein Radiallager 36 angeordnet. Das Radiallager 36 dient zur drehbaren Lagerung des bereits erwähnten ersten Bauteils 12, welches im dargestellten Beispiel einen Außenkonus 38 umfasst. Das erste Bauteil 12 ist drehfest mit einem Zahnrad 39 verbun- den, welches auf nicht näher dargestellte Weise mit einer An- triebseinheit 40, insbesondere mit einem Elektromotor oder ei- nem Verbrennungsmotor, zusammenwirken kann, wodurch die von der Antriebseinheit 40 bereitgestellte Drehbewegung auf das erste Bauteil 12 übertragen werden kann (siehe Figur 4A). Das Radiallager 36 ist so ausgeführt, dass es keine axialen Kräfte aufnehmen kann. Zur Aufnahme von axialen Kräften dient ein Schleifring 43. Ferner umfasst die Kupplungsanordnung 10 ein drittes Bauteil 41, in diesem Fall einen Flansch 42. Der Flansch 42 und das erste Bauteil 12 sind bezüglich der Längs- achse L nicht bewegbar.

Weiterhin umfasst die Kupplungsanordnung 10 das ebenfalls be- reits erwähnte zweite Bauteil 14, welches einen Innenkonus 44 umfasst, welcher zum Außenkonus 38 des ersten Bauteils 12 kor- respondiert. An dieser Stelle soll vermerkt werden, dass der Begriff „Außenkonus 38" und „Innenkonus 44" so zu verstehen ist, dass der Außenkonus 38 radial außerhalb des Innenkonus 44 angeordnet ist. Dies hat zur Folge, dass die konusförmige Flä- che des Außenkonus 38 zur Längsachse L hinweist, während die konusförmige Fläche des Innenkonus 44 von der Längsachse L weg zeigt. Sowohl der Außenkonus 38 als auch der Innenkonus 44 schließen mit der Längsachse L einen Konuswinkel α ein, wel- cher im dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen 5 und 6° beträgt.

Das zweite Bauteil 14 ist über eine Verzahnung 46 drehfest mit der Hülse 34 und folglich auch drehfest mit der Welle 32 ver- bunden, wobei das zweite Bauteil 14 entlang der Längsachse L bewegbar gegenüber der Hülse 34 ist. Die Kupplungsanordnung 10 weist weiterhin das ebenfalls bereits beschriebene Anpressele- ment 16 auf, welches sich an der Hülse 34 abstützt und das zweite Bauteil 14 in die erste Stellung vorspannt, in welcher das zweite Bauteil 14 reibschlüssig am ersten Bauteil 12 an- liegt. In Figur 3A befindet sich das zweite Bauteil 14 in der ersten Stellung. Aufgrund des Reibschlusses kann die Drehbewe- gung, welches über das Zahnrad 39 auf das erste Bauteil 12 übertragen wird, auf das zweite Bauteil 14 weitergeleitet wer- den. Aufgrund der drehfesten Verbindung des zweiten Bauteils 14 mit der Hülse 34 wird die Drehbewegung auf die Welle 32 übertragen, mit welcher die Drehbewegung beispielsweise an ei- nen hier nicht dargestellten Antriebsstrang weitergeleitet werden, mit dem ein Verbraucher angetrieben wird.

Weiterhin umfasst die Kupplungsanordnung 10 die ebenfalls be- reits erwähnte Betätigungseinheit 18, welche den beidseitigen Hebel 22 aufweist, der um die senkrecht zur Längsachse L ver- laufende Drehachse D drehbar in der Kupplungsanordnung 10 ge- lagert ist. In diesem Fall ist der Hebel 22 zumindest indirekt mit dem ersten Bauteil 12 verbunden, so dass die Drehachse D ebenfalls nicht entlang der Längsachse L bewegbar ist. Die Be- tätigungseinheit 18 umfasst weiterhin das Stellglied 20, wel- ches im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Pneumatikzy- linder 48 ausgestaltet ist. Der Pneumatikzylinder 48 kann mit Druckluft beaufschlagt werden, wodurch dieser entlang der Längsachse L bewegt wird und dabei eine Öffnungskraft bereit- stellt. Zudem umfasst die Betätigungseinheit 18 einen Übertra- gungskörper 50, mit welchem die Bewegung des Pneumatikzylin- ders 48 auf den Hebel 22 übertragen werden kann. Hierzu liegt der Übertragungskörper 50 beabstandet von der Drehachse D am Hebel 22 an. Zudem liegt der Hebel 22 auf der gegenüberliegen- den Seite der Drehachse D beabstandet von dieser am zweiten Bauteil 14 an.

Der Pneumatikzylinder 48 ist drehfest gelagert, während sich der Übertragungskörper 50 zusammen mit dem zweiten Bauteil 14 um die Längsachse L drehen kann. Um die Relativbewegungen zwi- schen dem Übertragungskörper 50 und dem Pneumatikzylinder 48 zulassen zu können, ist zwischen dem Pneumatikzylinder 48 und dem Übertragungskörper 50 ein Wälzlager 52 angeordnet.

In Figur 3B ist die in Figur 3A dargestellte Kupplungsanord- nung 10 erneut dargestellt, wobei in Figur 3B die zur Erläute- rung der vorliegenden Erfindung nicht notwendigen Teile wegge- lassen worden sind. Wie in Figur 3A befindet sich in Figur 3B das zweite Bauteil 14 in der ersten Stellung, in welcher das zweite Bauteil 14 reibschlüssig aufgrund der Vorspannung des Anpresselements 16 am ersten Bauteil 12 anliegt. Folglich lässt sich ein Drehmoment übertragen. Die Kupplungsanordnung 10 befindet sich im gekuppelten Zustand.

Um die Übertragung des Drehmoments unterbrechen zu können, wird der Pneumatikzylinder 48 mit Druckluft beaufschlagt, wodurch sich dieser bezogen auf die in Figur 3B gewählte Dar- stellung nach links bewegt (siehe Figur 3C). Hierdurch stellt der Pneumatikzylinder 48 die vorgegebene Öffnungskraft bereit. Der Übertragungskörper 50 überträgt diese Bewegung auf den He- bel 22, welcher sich infolgedessen nach links um die Drehachse D dreht. Diese Drehbewegung überträgt der Hebel 22 mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnis auf das zweite Bauteil 14, welches infolgedessen nach rechts in die zweite Stellung be- wegt wird, in welcher das zweite Bauteil 14 beabstandet vom ersten Bauteil 12 angeordnet ist, wodurch der Reibschluss auf- gehoben und die Drehmomentübertragung unterbrochen wird. Die Kupplungsanordnung 10 befindet sich im geöffneten Zustand.

Sowohl in Figur 3B als auch Figur 3C ist die Kupplungsanord- nung 10 neuwertig. Im neuwertigen Zustand der Kupplungsanord- nung 10 weisen weder das erste Bauteil 12 noch das zweite Bau- teil 14 einen Verschleiß auf. In Figur 3E ist die Kupplungsan- ordnung 10 im gekuppelten Zustand gezeigt, allerdings ist die Kupplungsanordnung 10 nicht mehr neuwertig, so dass sowohl das erste Bauteil 12 als auch das zweite Bauteil 14 um ein gewis- ses Verschleißmaß verschlissen sind. Vergleicht man die Dreh- stellung des Hebels 22 in Figur 3B mit der Drehstellung des Hebels 22 in Figur 3E, so stellt man fest, dass dieser auf- grund des Verschleißes rechts herum um die Drehachse D gedreht worden ist. Ausgehend von dem in Figur 3E dargestellten Zu- stand führt ein weiterer Verschleiß zu einer weiteren Drehung rechts herum um die Drehachse D des Hebels 22. Ab einem gewis- sen Verschleißmaß stößt der Hebel 22 mit seinem unteren Ende an den Flansch 42 an. Infolgedessen lässt sich der Hebel 22 nicht mehr rechts herum drehen, wodurch das zweite Bauteil 14 vom Anpresselement 16 nicht mehr weiter nach links bewegt wer- den kann. Die Kupplungsanordnung 10 lässt sich folglich nicht mehr in den gekuppelten Zustand überführen und kann nicht mehr bestimmungsgemäß betrieben werden.

Um das Verschleißmaß, ab welchem der Hebel 22 am Flansch 42 anstößt, zu erhöhen, ist der Hebel 22 in dem Bereich, in wel- chem er am zweiten Bauteil 14 anliegt, mit einer konkaven Wöl- bung 54 versehen, was insbesondere aus der Figur 3D, welche die Figur 3C ausschnittsweise vergrößert wiedergibt, gut er- kennbar ist. Aufgrund der konkaven Wölbung 54 wird der Hebel 22 an diesem Ende schlanker, weshalb dieser erst bei einem hö- heren Verschleißmaß am Flansch 42 anstößt, wodurch die Kupp- lungsanordnung 10 länger bestimmungsgemäß betrieben werden kann. Allerdings bedeutet die konkave Wölbung 54 auch, dass aufgrund der dort vorliegenden geringeren Materialstärke die Festigkeit des Hebels 22 im Bereich dieses Endes reduziert ist und der Hebel 22 schon bei geringerer Belastung versagen kann. Die Neigung zum Versagen wird von der konkaven Wölbung 30 noch verstärkt, da diese eine Kerbwirkung verursacht.

An dieser Stelle soll nochmals auf die in Bezug auf Figur 1 beschriebene und vom Verschleiß verursachte Verringerung der Übersetzungsverhältnisse, die vom Hebel 22 bereitgestellt wer- den, hingewiesen werden. In Figur 4A ist eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung 24 anhand einer Schnittdarstellung gezeigt. Wie bereits erwähnt, unterscheidet sich die erfindungsgemäße Kupplungsanordnung 24 von derjenigen nach dem Stand der Technik insbesondere dadurch, dass die Drehachse D des Hebels 22 im zweiten Bauteil 14 angeordnet ist, so dass der Hebel 22 der Bewegung des zwei- ten Bauteils 14 folgen kann. Darüber hinaus liegt der Hebel 22 mit der Kontaktfläche 26, welche die konvexe Wölbung 30 auf- weist, an der Gegenkontaktfläche 28 an, die vom Flansch 42 ge- bildet wird, der bezogen auf die Längsachse L nicht bewegbar ist.

Die Art und Weise der Betätigung der Kupplungsanordnung 24 entspricht weitgehend derjenigen, welche für die in den Figu- ren 3A bis 3E dargestellte Kupplungsanordnung 24 nach dem Stand der Technik beschrieben worden ist. Insbesondere sollen der zur Verfügung stehende Bauraum, die zur Verfügung stehende Öffnungskraft, die vom Pneumatikzylinder 48 bereitgestellt wird, und der Konuswinkel α gleich sein.

In den Figuren 4B bis 4D ist die in Figur 4A dargestellte Kupplungsanordnung 24 in verschiedenen Zuständen gezeigt, wo- bei die nicht für die Erläuterung der vorliegenden Erfindung relevanten Bauteile weggelassen worden sind. In Figur 4B be- findet sich, wie auch in Figur 4A, die Kupplungsanordnung 24 im gekuppelten Zustand, wobei die Kupplungsanordnung 24 neu- wertig ist und daher das erste Bauteil 12 und das zweite Bau- teil 14 keinen Verschleiß aufweisen. In Figur 4C befindet sich die neuwertige Kupplungsanordnung 24 im geöffneten Zustand, in welcher das zweite Bauteil 14 beabstandet vom ersten Bauteil 12 angeordnet und der Reibschluss aufgehoben ist. Vergleicht man die Figuren 4B und 4C, wird deutlich, dass der Pneuma- tikzylinder 48 zum Öffnen der Kupplungsanordnung 24 nach links bewegt worden ist, wobei der Hebel 22 links um die Drehachse D gedreht worden ist. Hierbei führt der Hebel 22 an der Kontakt- fläche 26 eine Gleitbewegung gegenüber der Gegenkontaktfläche 28 aus, welche dazu führt, dass die Drehachse D des Hebels 22 nach rechts verschoben wird. Diese Verschiebung der Drehachse D nach rechts bewirkt ebenfalls eine Bewegung des zweiten Bau- teils 14 entlang der Längsachse L nach rechts, wodurch das zweite Bauteil 14 in die zweite Stellung bewegt und der Reib- schluss und die Drehmomentübertragung aufgehoben werden.

In Figur 4D ist die Kupplungsanordnung 24 im gekuppelten Zu- stand dargestellt, wobei jedoch das erste Bauteil 12 und das zweite Bauteil 14 ein gewisses Verschleißmaß aufweisen. Ver- gleicht man die Figuren 4B und 4D miteinander, so stellt man fest, dass mit zunehmendem Verschleißmaß der Hebel 22 in der ersten Stellung nach rechts um die Drehachse D gedreht wird.

Im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik und in den Figu- ren 3A bis 3E dargestellten Lagerung des Hebels 22 wirkt der Hebel 22 über die Drehachse D mit dem zweiten Bauteil 14 zu- sammen und liegt nicht am zweiten Bauteil 14 an. Wie erwähnt, führt der Hebel 22 in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Kupplungsanordnung 24 eine Gleitbewegung gegenüber dem Flansch 42 aus, wozu der Hebel 22 die bereits erwähnte konvexe Wölbung 30 aufweist. Die Gefahr des Blockierens des Hebels 22, wie sie für die aus dem Stand der Technik bekannte Lösung beschrieben worden ist, besteht hier nicht. Zudem ist es nicht notwendig, das Verschleißmaß, bei welchem der Hebel 22 blockiert, durch eine schlanke Ausführung des Hebels 22 zu vergrößern. Die oben beschriebene Neigung zum Versagen des Hebels 22 besteht auf- grund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nicht.

Die Hertzsche Pressung, welche zwischen dem Flansch 42 und dem Hebel 22 im Bereich der Kontaktfläche 26 und der Gegenkontakt- fläche 28 vorliegt, kann mit einer Vergrößerung des Radius R der konvexen Wölbung 30 verringert werden. Infolgedessen wird die Belastung des Hebels 22 gering gehalten. Darüber hinaus sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Verringerung des vom Hebel 22 bereitgestellten Überset- zungsverhältnisses, welche sich infolge des zunehmenden Ver- schleißmaßes einstellt, bei der erfindungsgemäßen Ausgestal- tung der Kupplungsanordnung 24 im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten Kupplungsanordnung 24 deutlich ge- ringer ausfällt. Insofern lässt sich die Gefahr, dass sich die Kupplungsanordnung 24 ab einem gewissen Verschleißmaß mit ei- ner gegebenen Öffnungskraft, welche vom Pneumatikzylinder 48 bereitgestellt wird, und bei gegebenem Bauraum nicht mehr öff- nen lässt, deutlich verringern. Daher ist es möglich, die

Kupplungsanordnung 24 mit einer hohen Betriebssicherheit auch bei einem vergleichsweise geringen Konuswinkel α über eine längere Zeit zu betreiben als es bei aus dem Stand der Technik bekannten Kupplungsanordnungen 10 der Fall ist.

Bezugszeichenliste

10 Kupplungsanordnung nach dem Stand der Technik 12 erstes Bauteil 14 zweites Bauteil 16 Anpresselement 18 Betätigungseinheit

20 Stellglied 22 Hebel

24 Kupplungsanordnung 26 Kontaktfläche 28 Gegenkontaktfläche

30 konvexe Wölbung 32 Welle 34 Hülse 36 Radiallager

38 Außenkonus

39 Zahnrad

40 Antriebseinheit

41 drittes Bauteil

42 Flansch

43 Schleifring

44 Innenkonus 46 Verzahnung

48 Pneumatikzylinder 50 Übertragungskörper 52 Wälzlager 54 konkave Wölbung AB Berührungsfläche D Drehachse

L Längsachse

P Pfeil R Radius α Konuswinkel