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Title:
SHAFT COUPLING AND SHAFT FOR THE SHAFT COUPLING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/051938
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a shaft coupling (1) for selectably connecting a first shaft (2) to a second shaft (3) which is coaxial with the first shaft, at least comprising: - the first shaft (2), which has, on a peripheral surface (4), a plurality of first ball tracks (8), which extend along an axis of rotation (5) over at least a first portion (6) and a second portion (7) and which are mutually spaced apart in a peripheral direction (9), in the first portion (6) by means of first dividers (10) and in the second portion (7) by means of second dividers (11); - a plurality of first balls (12) disposed in the first portion (6); and - a plurality of second balls (13) disposed in the second portion (7).

Inventors:
HAUPT JAN (DE)
ABBENHAUS MORITZ (DE)
WECKERLING THOMAS (DE)
WERKHAUSEN MAXIMILIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/077153
Publication Date:
April 06, 2023
Filing Date:
October 01, 2021
Export Citation:
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Assignee:
GKN AUTOMOTIVE LTD (GB)
International Classes:
F16D1/04; F16D3/06
Domestic Patent References:
WO2006018096A12006-02-23
Foreign References:
DE102010051949A12012-05-24
DE102019129818A12021-05-06
DE102016110389A12017-12-21
DE102019129818A12021-05-06
DE3701898A11988-08-04
DE102010051949A12012-05-24
DE102016110389A12017-12-21
Attorney, Agent or Firm:
RÖSSLER, Matthias (DE)
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Claims:
Patentansprüche Wellenkupplung (1) zur schaltbaren Verbindung einer ersten Welle (2) mit einer koaxial dazu angeordneten zweiten Welle (3), zumindest umfassend die erste Welle (2), die an einer Umfangsfläche (4) eine Mehrzahl von, sich entlang einer Drehachse (5) über zumindest einen ersten Abschnitt (6) und einen zweiten Abschnitt (7) erstreckenden, ersten Kugelbahnen (8) aufweist, die entlang einer Umfangsrichtung (9) in dem ersten Abschnitt (6) durch erste Stege (10) und in dem zweiten Abschnitt (7) durch zweite Stege (11) voneinander beabstandet angeordnet sind, sowie eine Mehrzahl von in dem ersten Abschnitt (6) angeordneten ersten Kugeln (12) und eine Mehrzahl von in dem zweiten Abschnitt (7) angeordneten zweiten Kugeln (13); wobei die ersten Kugelbahnen (8) in dem ersten Abschnitt (6) über entlang der Umfangsrichtung (9) fluchtend zueinander angeordnete erste Durchbrüche (14) und in dem zweiten Abschnitt (7) über entlang der Umfangsrichtung (9) fluchtend zueinander angeordnete zweite Durchbrüche (15) entlang der Umfangsrichtung (9) miteinander verbunden sind; wobei die Wellenkupplung (1) zumindest zwischen zwei Stellungen schaltbar ist und die Kugeln (12, 13) zwischen den Stellungen innerhalb des jeweiligen Abschnitts (6, 7) entlang der Kugelbahnen (8) verlagerbar sind; wobei die Kugeln (12, 13) in der Umfangsrichtung (9) in einer gekoppelten Stellung fluchtend zu den Stegen (10, 11) und in einer entkoppelten Stellung fluchtend zu den Durchbrüchen (14, 15) angeordnet sind; wobei in dem ersten Abschnitt (6) eine hin zu den ersten Durchbrüchen (14) weisende erste Stirnfläche (16) der ersten Stege (10) kleiner ist als in dem zweiten Abschnitt (7) eine hin zu den zweiten Durchbrüchen (15) weisende zweite Stirnfläche (17). Wellenkupplung (1) nach Patentanspruch 1 , wobei sich an die erste Stirnfläche (16) zumindest hin zu einer der benachbart zu dem ersten Steg (10) angeordneten ersten Kugelbahnen (8) eine Fase (18) anschließt, durch die eine in der Umfangsrichtung (9) vergrößerte erste Eintrittsöffnung (19) der ersten Kugelbahn (8) gebildet ist; wobei sich durch die Fase (18) eine Weite

- 25 - (20) der ersten Kugelbahn (8) ausgehend von der ersten Eintrittsöffnung (19) und entlang der Drehachse (5) zunehmend verjüngt. Wellenkupplung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei sich an die erste Stirnfläche (16) hin zu beiden der benachbart zu dem ersten Steg (10) angeordneten ersten Kugelbahnen (8) eine Fase (18) anschließt, durch die eine in der Umfangsrichtung (9) vergrößerte erste Eintrittsöffnung (19) der ersten Kugelbahnen (8) gebildet ist; wobei sich durch die Fasen (18) eine Weite (20) der ersten Kugelbahnen (8) ausgehend von der ersten Eintrittsöffnung (19) und entlang der Drehachse (5) zunehmend verjüngt. Wellenkupplung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die erste Stirnfläche (16) höchstens 95 % der zweiten Stirnfläche (17) beträgt. Wellenkupplung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die ersten Kugeln (12) in der entkoppelten Stellung entlang der Drehachse (5) in einem ersten Abstand (21) zu den ersten Stirnflächen (16) und die zweiten Kugeln (13) in einem zweiten Abstand (22) zu den zweiten Stirnflächen (17) angeordnet sind, wobei der erste Abstand (21) geringer ist als der zweite Abstand (22). Wellenkupplung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, zumindest umfassend die zweite Welle (3) mit einer Mehrzahl von sich entlang der Drehachse (5) erstreckenden zweiten Kugelbahnen (23) sowie eine, die ersten Kugelbahnen (8) und die zweiten Kugelbahnen (23) entlang der Drehachse (5) zumindest teilweise überdeckende Hülse (24) mit dritten Kugelbahnen (25) und dritte Kugeln (26); wobei die ersten und zweiten Kugeln (12, 13) in durch die ersten Kugelbahnen (8) mit den dritten Kugelbahnen (25) gebildeten ersten Bahnpaaren (27) und die dritten Kugeln (26) in durch die zweiten Kugelbahnen (23) mit den dritten Kugelbahnen (25) gebildeten zweiten Bahnpaaren (28) angeordnet sind; wobei durch eine Verlagerung (29) der Hülse (24) entlang der Drehachse (5) die Kugeln (12, 13, 26) zwischen den Stellungen entlang der Kugelbahnen (8, 23, 25) verlagerbar sind, so dass in der gekoppelten Stellung die Wellen (2, 3) drehtest miteinander verbunden sind und in der entkoppelten Stellung gegeneinander verdrehbar sind. Wellenkupplung (1) nach Patentanspruch 6, wobei die Wellen (2, 3) entlang der Drehachse (5) nebeneinander angeordnet sind und die Hülse (24) sich in einer radialen Richtung (30) außen über die ersten Kugelbahnen (8) und die zweiten Kugelbahnen (23) hinweg erstreckt, wobei die dritten Kugelbahnen (25) äußere Kugelbahnen bilden und mit den inneren ersten Kugelbahnen (8) die ersten Bahnpaare (27) und mit den inneren zweiten Kugelbahnen (23) die zweiten Bahnpaare (28) bilden. Wellenkupplung (1) nach Patentanspruch 6, wobei ersten Kugelbahnen (8) und die zweiten Kugelbahnen (23) einander entlang der Drehachse (5) überdecken und die Hülse (24) entlang einer radialen Richtung (30) zwischen den ersten Kugelbahnen (8) und den zweiten Kugelbahnen (23) angeordnet ist, wobei die eine Welle (2, 3) innere Kugelbahnen und die andere Welle (3, 2) äußere Kugelbahnen aufweist, wobei die Hülse (24) innere dritte Kugelbahnen (25) und äußere dritte Kugelbahnen (25) aufweist. Wellenkupplung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die erste Welle (2) eine Mehrzahl von zweiten Abschnitten (7) aufweist, die entlang der Drehachse (5) aneinander anschließend angeordnet sind. Wellenkupplung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei zwischen der Hülse (24) und jeder Welle (2, 3) ein Käfig (31) angeordnet ist, wobei über den Käfig (31) die Kugeln (12, 13, 26) zumindest gegenüber einer sich entlang der Drehachse (5) erstreckenden axialen Richtung (32) in festen Distanzen (33) zueinander angeordnet sind. Welle für eine Wellenkupplung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Welle an einer Umfangsfläche (4) eine Mehrzahl von, sich entlang einer Drehachse (5) über zumindest einen ersten Abschnitt (6) und einen zweiten Abschnitt (7) erstreckenden, ersten Kugelbahnen (8) aufweist, die entlang einer Umfangsrichtung (9) in dem ersten Abschnitt (6) durch erste Stege (10) und in dem zweiten Abschnitt (7) durch zweite Stege (11) voneinander beabstandet angeordnet sind; wobei die ersten Kugelbahnen (8) in dem ersten Abschnitt (6) über entlang der Umfangsrichtung (9) fluchtend zueinander angeordnete erste Durchbrüche (14) und in dem zweiten Abschnitt (7) über entlang der Umfangsrichtung (9) fluchtend zueinander angeordnete zweite Durchbrüche (15) entlang der Umfangsrichtung (9) miteinander verbunden sind; wobei in dem ersten Abschnitt (6) eine hin zu den ersten Durchbrüchen (14) weisende erste Stirnfläche (16) der ersten Stege (10) kleiner ist als in dem zweiten Abschnitt (7) eine hin zu den zweiten

Durchbrüchen (15) weisende zweite Stirnfläche (17).

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Description:
Wellenkupplung und Welle für die Wellenkupplung

Die Erfindung betrifft eine Wellenkupplung zur schaltbaren Verbindung einer ersten Welle mit einer zweiten Welle, die koaxial zueinander angeordnet sind und eine gemeinsame Drehachse aufweisen. Die Erfindung betrifft weiter eine Welle der Wellenkupplung. Über die Wellenkupplung können die Wellen zur Übertragung von Drehmomenten miteinander drehfest (also gegeneinander nicht verdrehbar) verbunden (gekoppelte Stellung) oder voneinander getrennt werden (entkoppelte Stellung). In der entkoppelten Stellung können die Wellen unabhängig voneinander rotieren, wobei keine Übertragung von Drehmomenten erfolgt.

Aus der DE 10 2019 129 818 A1 ist eine Wellenkupplung zur schaltbaren Verbindung einer ersten Welle mit einer zweiten Welle bekannt. Dabei weisen die Wellen Kugelbahnen auf, die mit Kugelbahnen einer Hülse jeweils Bahnpaare ausbilden. Über die Verlagerung der Hülse entlang der Drehachse werden die Kugeln verlagert. Eine der Wellen weist Durchbrüche zwischen den Kugelbahnen auf, in die hinein die Kugeln verlagerbar sind. Sind die Kugeln im Bereich der Durchbrüche angeordnet, sind die Wellen unabhängig voneinander verdrehbar. Sind die Kugeln außerhalb der Durchbrüche, also zwischen den Stegen der Kugelbahnen angeordnet, sind die Wellen miteinander gekoppelt.

Bei derartigen Wellenkupplungen sind die einzelnen Kugelbahnen einer Welle entlang der Umfangsrichtung in einem Winkelabstand voneinander beabstandet angeordnet. Damit müssen diese Winkelabstände überbrückt werden, um von der entkoppelten Stellung in die gekoppelte Stellung zu wechseln, damit also die Kugeln in die Kugelbahnen bzw. in den Bereich zwischen den Stegen verlagert werden können. Der relative große Winkelabstand bedingt eine lange Schaltzeit zum Herstellen der gekoppelten Stellung. Dabei ist das Schalten nur in einem sehr kleinen Winkelbereich möglich, der durch die (Über-)Größe der Eintrittsöffnung der Kugelbahnen gegenüber den Kugeln bestimmt ist. Weiterhin ist dadurch ein für das Schalten zulässiger Unterschied der Drehgeschwindigkeiten der zu koppelnden Wellen stark eingeschränkt. Eine Vergrößerung der Eintrittsöffnung bzw. der Weite der Kugelbahn ist jedoch nicht möglich, da dadurch das NVH- (noise-vibration-harshness) Verhalten der Wellenkupplung verschlechtert wird (größeres Spiel der Kugeln in den Kugelbahnen gegenüber der Umfangsrichtung). Eine Verringerung des Winkelabstands, z. B. durch Erhöhung der Anzahl der Kugelbahnen führt zu einer Verkleinerung des übertragbaren Drehmoments. Ein kleinerer Winkelabstand auf einem größeren Wirkdurchmesser (Kugelbahnen sind auf einem größeren Durchmesser der Welle angeordnet) führt zu einem vergrößerten Bauraumbedarf, der oft nicht bereitgestellt werden kann.

Aus der DE 37 01 898 A1 ist eine Kupplung mit einer Schaltmuffe bekannt.

Aus der WO 2006/018096 A1 ist eine zur Verbindung zweier Wellen vorgesehene Längsverschiebeeinheit bekannt.

Aus der DE 10 2010 051 949 A1 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen und Lösen einer drehfesten Verbindung zwischen zwei Wellen bekannt.

Aus der DE 10 2016 110 389 A1 ist eine Schwingungsentkopplungsanordnung bekannt, über die zwei Wellen miteinander verbindbar sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine Wellenkupplung vorgeschlagen werden, die bei geringer Baugröße große Drehmomente übertragen kann. Insbesondere sollen dabei kurze Betätigungswege und geringe Schaltkräfte realisiert werden. Weiter soll das Schalten der Wellenkupplung auch bei größeren Unterschieden der Drehgeschwindigkeiten der Wellen möglich sein.

Zur Lösung dieser Aufgaben trägt eine Wellenkupplung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 sowie eine Welle mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 11 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.

Es wird eine Wellenkupplung zur schaltbaren Verbindung einer ersten Welle mit einer zweiten Welle vorgeschlagen. Die Wellen sind koaxial zueinander angeordnet und weisen eine gemeinsame Drehachse auf.

Die Wellenkupplung umfasst zumindest die erste Welle und eine Mehrzahl von ersten Kugeln und zweiten Kugeln. Die erste Welle weist an einer Umfangsfläche eine Mehrzahl von, sich entlang einer Drehachse über zumindest einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt erstreckenden, ersten Kugelbahnen auf. Die ersten Kugelbahnen sind entlang einer Umfangsrichtung in dem ersten Abschnitt durch erste Stege und in dem zweiten Abschnitt durch zweite Stege voneinander beabstandet angeordnet. Die Mehrzahl von ersten Kugeln ist (in jeder Stellung der Wellenkupplung) in dem ersten Abschnitt angeordnet. Die Mehrzahl von zweiten Kugeln ist (in jeder Stellung der Wellenkupplung) in dem zweiten Abschnitt angeordnet. Die ersten Kugelbahnen sind in dem ersten Abschnitt über entlang der Umfangsrichtung fluchtend zueinander angeordnete erste Durchbrüche und in dem zweiten Abschnitt über entlang der Umfangsrichtung fluchtend zueinander angeordnete zweite Durchbrüche entlang der Umfangsrichtung miteinander verbunden.

Die Wellenkupplung ist zumindest (bzw. ausschließlich) zwischen zwei Stellungen schaltbar. Die Kugeln sind zwischen den Stellungen innerhalb des jeweiligen Abschnitts entlang der Kugelbahnen verlagerbar. Die Kugeln sind in der Umfangsrichtung in einer gekoppelten Stellung fluchtend zu den Stegen und in einer entkoppelten Stellung fluchtend zu den Durchbrüchen angeordnet. In dem ersten Abschnitt ist eine hin zu den ersten Durchbrüchen weisende erste Stirnfläche der ersten Stege kleiner als in dem zweiten Abschnitt eine hin zu den zweiten Durchbrüchen weisende zweite Stirnfläche. Die vorgeschlagene Wellenkupplung ermöglicht die Übertragung von großen Drehmomenten bei geringer Baugröße. Dabei können Drehmomente über eine Vielzahl von Kugeln übertragen werden.

Die Kugelbahnen erstrecken sich insbesondere parallel zur Drehachse und bevorzugt senkrecht zu einer Umfangsrichtung. Die Kugelbahnen weisen einen Bahngrund auf, der beidseitig von durch die Stege gebildete Bahnseitenwänden flankiert ist. Der Bahngrund erstreckt sich insbesondere in einem konstanten Abstand zur Drehachse und bevorzugt parallel zur Drehachse. Der Bahngrund ist entweder auf einem kleinsten oder einem größten Durchmesser der Kugelbahn angeordnet. Die Bahnseitenwände stützen die Kugeln gegenüber der Umfangsrichtung ab. Zwischen den Bahnseitenwänden benachbarter Kugelbahnen ist der Steg mit der Stirnfläche angeordnet.

Insbesondere sind in jeder ersten Kugelbahn mehrere Kugeln angeordnet, bevorzugt zwei oder aber auch mehr als zwei Kugeln.

Im Betrieb der Wellenkupplung sind die ersten Kugeln insbesondere dauerhaft in dem ersten Abschnitt und die zweiten Kugeln dauerhaft in dem zweiten Abschnitt angeordnet. Bei einem Schalten der Wellenkupplung werden die Kugeln innerhalb des jeweiligen Abschnitts entlang der Drehachse verlagert. Sind die Kugeln also in einer entkoppelten Stellung der Wellenkupplung in den jeweiligen Durchbrüchen angeordnet, können die Kugeln gegenüber der ersten Welle entlang der Umfangsrichtung bewegt werden. Die erste Welle kann also relativ zu den Kugeln frei verdreht werden. Für ein Schalten der Wellenkupplung hin zu der gekoppelten Stellung treten die Kugeln in die Kugelbahn des jeweiligen Abschnitts ein. In der gekoppelten Stellung sind die Kugeln in der Umfangsrichtung fluchtend zu den Stegen angeordnet, so dass eine Verdrehung der ersten Welle gegenüber den Kugeln nicht möglich ist. Infolge der Verkleinerung der ersten Stirnfläche gegenüber den zweiten Stirnflächen kann ein Eintreten der ersten Kugeln in die ersten Kugelbahnen erleichtert werden. Der Winkelabstand zwischen zwei ersten Kugelbahnen wird so insbesondere tatsächlich reduziert, wobei zudem zumindest im Bereich der ersten Stirnfläche ein gegenüber der Umfangsrichtung vorliegendes Spiel zwischen ersten Kugeln und den Stegen der ersten Kugelbahn vergrößert wird.

Damit sind einerseits beim Koppeln der Wellen größere Unterschiede der Drehgeschwindigkeiten der zu koppelnden Wellen möglich. Anderseits wird infolge des verringerten Winkelabstands die Schaltzeit zum Herstellen der gekoppelten Stellung verkürzt.

Die erste Stirnfläche der ersten Stege wird insbesondere so verkleinert, dass eine Eintrittsöffnung der ersten Kugelbahn vergrößert wird. Dabei wird die Eintrittsöffnung der ersten Kugelbahn insbesondere in der Umfangsrichtung vergrößert. Gegenüber der zweiten Eintrittsöffnung der ersten Kugelbahn in dem zweiten Abschnitt ist die erste Eintrittsöffnung insbesondere um mindestens 2 % vergrößert, bevorzugt um mindestens 4 %, besonders bevorzugt um mindestens 8 %.

Insbesondere schließt sich an die erste Stirnfläche des ersten Stegs eine Fase an. Die Fase ist insbesondere hin zu einer der benachbart zu dem ersten Steg angeordneten ersten Kugelbahnen hin geneigt. Mit der Fase ist eine in der Umfangsrichtung vergrößerte erste Eintrittsöffnung der ersten Kugelbahn gebildet. Infolge der Fase verjüngt sich eine Weite der ersten Kugelbahn ausgehend von der ersten Eintrittsöffnung und entlang der Drehachse zunehmend. Die sich in der Umfangsrichtung erstreckende Weite der ersten Kugelbahn ist also an der Position entlang der Drehachse, an der die erste Stirnfläche angeordnet ist, maximal und verjüngt sich davon ausgehend zunehmend bis zur (dann konstanten) minimalen Weite der ersten Kugelbahn. Insbesondere ist an jeder ersten Stirnfläche jeweils eine Fase angeordnet. Diese ist jeweils insbesondere an den jeweils gleichen Bahnseitenwänden der ersten Stege angeordnet.

Die minimale Weite der ersten Kugelbahn in dem ersten Abschnitt ist insbesondere gleich groß zu der (minimalen) Weite der ersten Kugelbahn in dem zweiten Abschnitt. Die erste Kugelbahn in dem zweiten Abschnitt weist insbesondere eine konstante Weite auf.

Die Fase umfasst insbesondere eine Rücknahme der Kante, die den Übergang zwischen Stirnfläche und Bahnseitenwand des Stegs bildet. Die an einer Position entlang der Drehachse vorliegende Stirnfläche definiert insbesondere die Größe bzw. Weite der Eintrittsöffnung der ersten Kugelbahn.

Insbesondere schließen sich an die erste Stirnfläche eines ersten Stegs jeweils zwei Fasen an. Jede Fase ist insbesondere hin zu jeweils einer anderen der benachbart zu dem ersten Steg angeordneten ersten Kugelbahnen geneigt. Mit den Fasen ist die eine in der Umfangsrichtung vergrößerte erste Eintrittsöffnung der ersten Kugelbahnen gebildet. Infolge der Fasen verjüngt sich eine Weite der ersten Kugelbahnen ausgehend von der ersten Eintrittsöffnung und entlang der Drehachse zunehmend.

Insbesondere sind an jeder ersten Stirnfläche jeweils zwei Fasen angeordnet.

Insbesondere beträgt die erste Stirnfläche (also die Fläche der ersten Stirnfläche) höchstens 95 %, bevorzugt höchstens 85 %, besonders bevorzugt höchstens 75 % der zweiten Stirnfläche (also der Fläche der zweiten Stirnfläche).

Insbesondere sind die ersten Kugeln in der entkoppelten Stellung entlang der Drehachse in einem ersten Abstand zu den ersten Stirnflächen und die zweiten Kugeln in einem zweiten Abstand zu den zweiten Stirnflächen angeordnet. Insbesondere ist der erste Abstand geringer als der zweite Abstand. Der Unterschied zwischen dem ersten Abstand und dem zweiten Abstand ist insbesondere so bemessen, dass zunächst die ersten Kugeln entlang der Drehachse aus den ersten Durchbrüchen (und über die vergrößerten ersten Eintrittsöffnungen) in die ersten Kugelbahnen eintreten. Infolge der ausgehend von der ersten Eintrittsöffnung zunehmenden Verjüngung der Weite werden die ersten Kugeln mit fortschreitender Verlagerung der ersten Kugeln entlang der Drehachse gegenüber den ersten Kugelbahnen zunehmend ausgerichtet. Insbesondere ist der zweite Abstand so ausgeführt, dass die zweiten Kugeln erst dann aus den zweiten Durchbrüchen in die ersten Kugelbahnen im zweiten Abschnitt eintreten, wenn die ersten Kugeln im ersten Abschnitt die minimale Weite erreicht haben.

Damit kann über den ersten Abschnitt ein Einfädeln der ersten Kugeln erleichtert werden. Es kann durch das Einfädeln nur der ersten Kugeln in die ersten Kugelbahnen und durch ein sukzessiv besseres Ausrichten der ersten Kugeln zur ersten Welle über die Fasen ein Ausrichten der zweiten Kugeln gegenüber den ersten Kugelbahnen im zweiten Abschnitt erfolgen. Damit können die Schaltzeiten reduziert und der Schaltvorgang vereinfacht werden. Die Übertragung eines Drehmoments wird dabei nicht beeinträchtigt.

Insbesondere umfasst die Wellenkupplung zusätzlich zumindest die zweite Welle mit einer Mehrzahl von sich entlang der Drehachse erstreckenden zweiten Kugelbahnen sowie eine, die ersten Kugelbahnen und die zweiten Kugelbahnen entlang der Drehachse zumindest teilweise überdeckende Hülse mit dritten Kugelbahnen. Weiter umfasst die Wellenkupplung zusätzlich dritte Kugeln. Die ersten und zweiten Kugeln sind in durch die ersten Kugelbahnen mit den dritten Kugelbahnen gebildeten ersten Bahnpaaren und die dritten Kugeln in durch die zweiten Kugelbahnen mit den dritten Kugelbahnen gebildeten zweiten Bahnpaaren angeordnet. Die Kugeln sind durch eine Verlagerung der Hülse entlang der Drehachse zwischen den Stellungen entlang der Kugelbahnen verlagerbar, so dass in der gekoppelten Stellung die Wellen drehfest miteinander verbunden sind und in der entkoppelten Stellung die erste Welle und die zweite Welle gegeneinander verdrehbar sind. Die Kugeln werden insbesondere im Rahmen einer Rollbewegung (und nicht durch eine Gleitbewegung) entlang der Wellen bewegt. Infolge der Rollbewegung der Kugeln ist es möglich, die Wellenkupplung mit geringer Kraft zu aktuieren.

Insbesondere sind die Wellen entlang der Drehachse nebeneinander angeordnet und die Hülse erstreckt sich in einer radialen Richtung außen über die ersten und zweiten Kugelbahnen hinweg. Die dritten Kugelbahnen bilden äußere (also in der radialen Richtung außen angeordnete) Kugelbahnen und mit den inneren (also in der radialen Richtung innen angeordnete) ersten Kugelbahnen die ersten Bahnpaare und mit den inneren zweiten Kugelbahnen die zweiten Bahnpaare.

Alternativ überdecken die ersten Kugelbahnen und die zweiten Kugelbahnen einander entlang der Drehachse und die Hülse ist entlang einer radialen Richtung zwischen den ersten und zweiten Kugelbahnen angeordnet. Die eine Welle weist innere (in der radialen Richtung innen angeordnete) Kugelbahnen und die andere Welle äußere (in der radialen Richtung außen angeordnete) Kugelbahnen auf. Die Hülse weist innere dritte Kugelbahnen und äußere dritte Kugelbahnen auf.

Insbesondere weist die erste Welle eine Mehrzahl von zweiten Abschnitten auf, die entlang der Drehachse aneinander anschließend angeordnet sind.

Insbesondere ist zwischen der Hülse und jeder Welle ein Käfig angeordnet, wobei über den Käfig die (ersten und zweiten) Kugeln zumindest gegenüber einer sich entlang der Drehachse erstreckenden axialen Richtung in festen Distanzen zueinander angeordnet sind.

Die Distanzen zwischen in den zweiten Kugelbahnen angeordneten Kugeln können anders ausgestaltet sein als die Abstände zwischen den in den ersten Kugelbahnen angeordneten Kugeln (aber auch identisch). Insbesondere ist der (jeweilige) Käfig mit der Hülse nicht verbunden, sondern wird über die Kugeln entlang der axialen Richtung verlagert. Da die Kugeln immer in den dritten Kugelbahnen angeordnet sind, rotiert der Käfig zusammen mit der Hülse. Übereine Verlagerung der Hülse können insbesondere die Kugeln und über die Kugeln der Käfig entlang der axialen Richtung verlagert werden, insbesondere (ausschließlich) im Rahmen einer Rollbewegung. Damit können die Kugeln in den Abschnitten verlagert werden, so dass wahlweise eine entkoppelte oder gekoppelte Stellung der Wellenkupplung erreicht ist.

Insbesondere sind nur die ersten Kugelbahnen entlang der Umfangsrichtung über Durchbrüche miteinander verbunden. Die ersten Kugelbahnen sind in einem ersten Abschnitt über erste Durchbrüche und in einem zweiten Abschnitt über zweite Durchbrüche entlang einer Umfangsrichtung miteinander verbunden. Damit können die ersten und zweiten Kugeln entlang der Umfangsrichtung auf einem (dem Bahngrund der ersten Kugelbahn entsprechendem) Durchmesser entlang der Umfangsrichtung verlagert werden. Die ersten Durchbrüche sind in dem ersten Abschnitt und die zweiten Durchbrüche in dem zweiten Abschnitt insbesondere entlang der Umfangsrichtung fluchtend zueinander angeordnet. Über die Durchbrüche des jeweiligen Abschnitts wird also eine, ausschließlich in der Umfangsrichtung verlaufende, Kugelbahn gebildet.

Durch eine Verlagerung der Hülse entlang der Drehachse sind die ersten und zweiten Kugeln entlang der (ersten, zweiten und dritten) Kugelbahnen verlagerbar, so dass die ersten und zweiten Kugeln in den jeweiligen Durchbrüchen angeordnet werden können. Damit können die Kugeln entlang der durch die Durchbrüche gebildeten, in Umfangsrichtung verlaufenden, Kugelbahn verlagert werden, so dass die Kugeln gegenüber der ersten Welle entlang der Umfangsrichtung verlagerbar sind. Damit können die Hülse und die zweite Welle gegenüber der ersten Welle verdreht werden. Insbesondere müssen alle an der ersten Welle angeordneten Kugeln in derartigen Abschnitten mit Durchbrüchen angeordnet sein, damit die Hülse mit den in den ersten Kugelbahnen angeordneten Kugeln gegenüber der ersten Welle verdreht werden kann. Die Wellen sind drehfest miteinander verbunden, wenn die in den ersten Kugelbahnen angeordneten Kugeln außerhalb der Durchbrüche und entlang der Umfangsrichtung fluchtend zu den Stegen angeordnet sind.

Insbesondere ist in zumindest einem der Bahnpaare eine Mehrzahl von Reihen von Kugeln angeordnet, wobei die Kugeln einer Reihe an einer Position entlang der Drehachse und in der Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnet sind. Insbesondere entspricht die Anzahl der Reihen an der ersten Welle der Anzahl der an der ersten Welle vorgesehenen (ersten und zweiten) Abschnitte.

Insbesondere ist die Hülse über eine Betätigungseinrichtung gegenüber den Wellen entlang einer sich entlang der Drehachse erstreckenden axialen Richtung verlagerbar.

Dabei sind verschiedene Betätigungseinrichtungen einsetzbar. Aufgrund der geringen Reibung zwischen Kugeln und Kugelbahnen (aufgrund der Rollreibung, die geringer ist als eine Gleitreibung) sind nur geringe Betätigungskräfte zum Schalten der Wellenkupplung erforderlich.

Es wird weiter eine (erste) Welle für die beschriebene Wellenkupplung vorgeschlagen. Die Welle weist an einer Umfangsfläche eine Mehrzahl von, sich entlang einer Drehachse über zumindest einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt erstreckenden, ersten Kugelbahnen auf. Die ersten Kugelbahnen sind entlang einer Umfangsrichtung in dem ersten Abschnitt durch erste Stege und in dem zweiten Abschnitt durch zweite Stege voneinander beabstandet angeordnet. Die ersten Kugelbahnen sind in dem ersten Abschnitt über entlang der Umfangsrichtung fluchtend zueinander angeordnete erste Durchbrüche und in dem zweiten Abschnitt über entlang der Umfangsrichtung fluchtend zueinander angeordnete zweite Durchbrüche entlang der Umfangsrichtung miteinander verbunden. In dem ersten Abschnitt ist eine hin zu den ersten Durchbrüchen weisende erste Stirnfläche der ersten Stege kleiner als in dem zweiten Abschnitt eine hin zu den zweiten Durchbrüchen weisende zweite Stirnfläche.

Die Ausführungen zu der Wellenkupplung und insbesondere der in deren Zusammenhang beschriebenen ersten Welle sind insbesondere auf die Welle übertragbar und umgekehrt.

Insbesondere wird auf die Wellenkupplung gemäß der DE 10 2019 129 818 A1 verwiesen. Die dortigen Ausführungen zu der Anordnung der ersten Welle, der zweiten Welle, der Hülse und des Käfigs (der Käfige) sind insbesondere auf die vorliegend beschriebene Wellenanordnung übertragbar.

Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

Fig. 1: eine Wellenkupplung in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt;

Fig. 2: eine Wellenkupplung in einer Seitensicht, teilweise im Schnitt, in einem getrennten Zustand;

Fig. 3: die Wellenkupplung nach Fig. 2 in einer Seitenansicht;

Fig. 4: eine erste Ausführungsvariante einer ersten Welle in einer Ansicht entlang der Drehachse;

Fig. 5: eine zweite Ausführungsvariante einer ersten Welle in einer Ansicht entlang der Drehachse;

Fig. 6: eine dritte Ausführungsvariante einer ersten Welle in einer Ansicht entlang der Drehachse;

Fig. 7: ein Detail einer bekannten Wellenkupplung, die in einer entkoppelten Stellung vorliegt, in einer Ansicht entlang einer radialen Richtung;

Fig. 8: das Detail nach Fig. 7, mit der Wellenkupplung in einer gekoppelten

Stellung, in einer Ansicht entlang einer radialen Richtung; und

Fig. 9: ein Detail einer Wellenkupplung, die in einer entkoppelten Stellung vorliegt, in einer Ansicht entlang einer radialen Richtung. Die Fig. 1 zeigt eine Wellenkupplung 1 in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt. Die Wellenkupplung 1 dient der schaltbaren Verbindung einer ersten Welle 2 mit einer zweiten Welle 3. Die Wellen sind koaxial zueinander angeordnet und weisen eine gemeinsame Drehachse 5 auf.

Die Wellenkupplung 1 umfasst die erste Welle 2 und eine Mehrzahl von ersten Kugeln 12 und zweiten Kugeln 13. Die erste Welle 2 weist an einer Umfangsfläche 4 eine Mehrzahl von, sich entlang einer Drehachse 5 über zumindest einen ersten Abschnitt 6 und einen zweiten Abschnitt 7 erstreckenden, ersten Kugelbahnen 8 auf. Die ersten Kugelbahnen 8 sind entlang einer Umfangsrichtung 9 in dem ersten Abschnitt 6 durch erste Stege 10 und in dem zweiten Abschnitt 7 durch zweite Stege 11 voneinander beabstandet angeordnet. Die Mehrzahl von ersten Kugeln 12 ist (in jeder Stellung der Wellenkupplung 1) in dem ersten Abschnitt 6 angeordnet. Die Mehrzahl von zweiten Kugeln 13 ist (in jeder Stellung der Wellenkupplung 1) in dem zweiten Abschnitt 7 angeordnet. Die ersten Kugelbahnen 12 sind in dem ersten Abschnitt 6 über entlang der Umfangsrichtung 9 fluchtend zueinander angeordnete erste Durchbrüche 14 (hier nicht dargestellt, siehe Fig. 9) und in dem zweiten Abschnitt 7 über entlang der Umfangsrichtung 9 fluchtend zueinander angeordnete zweite Durchbrüche 15 entlang der Umfangsrichtung 9 miteinander verbunden.

Die Wellenkupplung 1 ist ausschließlich zwischen zwei Stellungen schaltbar. Die Kugeln 12, 13 sind zwischen den Stellungen innerhalb des jeweiligen Abschnitts 6, 7 entlang der Kugelbahnen 8, 23 verlagerbar. Die Kugeln 12, 13 sind in der Umfangsrichtung 9 in einer gekoppelten Stellung fluchtend zu den Stegen 10, 11 (hier dargestellt) und in einer entkoppelten Stellung (hier angedeutet dargestellt) fluchtend zu den Durchbrüchen 14, 15 angeordnet. In dem ersten Abschnitt 6 ist eine hin zu den ersten Durchbrüchen 14 weisende erste Stirnfläche 16 der ersten Stege 10 (siehe Fig. 9) kleiner ist als in dem zweiten Abschnitt 7 eine hin zu den zweiten Durchbrüchen 15 weisende zweite Stirnfläche 17. Die Wellenkupplung 1 umfasst zusätzlich die zweite Welle 3 mit einer Mehrzahl von sich entlang der Drehachse 5 erstreckenden zweiten Kugelbahnen 23 sowie eine, die ersten Kugelbahnen 8 und die zweiten Kugelbahnen 23 entlang der Drehachse 5 zumindest teilweise überdeckende Hülse 24 mit dritten Kugelbahnen 25. Weiter umfasst die Wellenkupplung 1 zusätzlich dritte Kugeln 26. Die ersten und zweiten Kugeln 12, 13 sind in durch die ersten Kugelbahnen 8 mit den dritten Kugelbahnen 25 gebildeten ersten Bahnpaaren 27 und die dritten Kugeln 26 in durch die zweiten Kugelbahnen 23 mit den dritten Kugelbahnen 25 gebildeten zweiten Bahnpaaren 28 angeordnet. Die Kugeln 12, 13, 26 sind durch eine Verlagerung der Hülse 24 entlang der Drehachse 5 zwischen den Stellungen entlang der Kugelbahnen 8, 23, 25 verlagerbar, so dass in der gekoppelten Stellung die Wellen 2, 3 drehfest miteinander verbunden sind und in der entkoppelten Stellung die Wellern 2, 3 gegeneinander verdrehbar sind.

Die Wellen 2, 3 sind entlang der Drehachse 5 nebeneinander angeordnet und die Hülse 24 erstreckt sich in einer radialen Richtung 30 außen über die ersten und zweiten Kugelbahnen 8, 23 hinweg. Die dritten Kugelbahnen 26 bilden äußere (also in der radialen Richtung 30 außen angeordnete) Kugelbahnen und mit den inneren (also in der radialen Richtung 30 innen angeordnete) ersten Kugelbahnen 8 die ersten Bahnpaare 27 und mit den inneren zweiten Kugelbahnen 23 die zweiten Bahnpaare 28.

Die erste Welle 2 weist eine Mehrzahl von zweiten Abschnitten 7 auf, die entlang der Drehachse 5 aneinander anschließend angeordnet sind.

Zwischen der Hülse 24 und jeder Welle 2, 3 ist ein Käfig 31 angeordnet, wobei über den Käfig 31 die (ersten und zweiten) Kugeln 12, 13 gegenüber einer sich entlang der Drehachse 5 erstreckenden axialen Richtung 32 in festen Distanzen 33 zueinander angeordnet sind.

Im Betrieb der Wellenkupplung 1 sind die ersten Kugeln 12 dauerhaft in dem ersten Abschnitt 6 und die zweiten Kugeln 13 dauerhaft in dem zweiten Abschnitt 7 angeordnet. Bei einem Schalten der Wellenkupplung 1 werden die Kugeln 12, 13 innerhalb des jeweiligen Abschnitts 6, 7 entlang der Drehachse 5 verlagert. Sind die Kugeln 12, 13 also in einer entkoppelten Stellung der Wellenkupplung 1 in den jeweiligen Durchbrüchen 14, 15 angeordnet, können die Kugeln 12, 13 gegenüber der erste Welle 2 entlang der Umfangsrichtung 9 bewegt werden. Die erste Welle 2 kann also relativ zu den Kugeln 12, 13 frei verdreht werden. Für ein Schalten der Wellenkupplung 1 hin zu der gekoppelten Stellung treten die Kugeln 12, 13 in die erste Kugelbahn 8 des jeweiligen Abschnitts 6, 7 ein. In der gekoppelten Stellung sind die Kugeln 12, 13 in der Umfangsrichtung 9 fluchtend zu den Stegen 10, 11 angeordnet, so dass eine Verdrehung der ersten Welle 2 gegenüber den Kugeln 12, 13 nicht möglich ist.

Die Kugeln 12, 13, 26 sind entweder den ersten Kugelbahnen 8 oder den zweiten Kugelbahnen 23 zugeordnet. Jede Kugel 12, 13, 26 ist also nur entweder in einer ersten Kugelbahn 8 oder in einer zweiten Kugelbahn 23 angeordnet, wobei auch bei einem Schalten der Wellenkupplung 1 keine Kugel 12, 13, 26 von der ersten Welle 2 auf die zweite Welle 3 verlagert wird und umgekehrt.

Die Hülse 24 ist über eine Betätigungseinrichtung 34 gegenüber den Wellen 2, 3 entlang einer sich entlang der Drehachse 5 erstreckenden axialen Richtung 32 verlagerbar. Die Hülse 24 ist gegen die Wirkung eines Federelements 35 verlagerbar, so dass die Hülse 24 selbsttätig rückverlagerbar ist. Das erste Federelement 35 ist durch eine Druckfeder realisiert. Über die Betätigungseinrichtung 34 kann die Hülse 24 in Richtung einer Verlagerung 29 aus einer Ausgangsstellung (siehe gestrichelt dargestellte Lage der Hülse 24 in Fig. 1) gegen die Federkraft zum Schalten der Wellenkupplung 1 verlagert werden, wobei die Hülse 24 allein durch die Federkraft in die Ausgangsstellung rückverlagerbar ist.

Fig. 2 zeigt eine Wellenkupplung 1 in einer Seitensicht, teilweise im Schnitt, in einem getrennten Zustand. Fig. 3 zeigt die Wellenkupplung 1 nach Fig. 2 in einer Seitenansicht. Die Fig. 2 und 3 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 wird verwiesen. Die Wellen 2, 3 sind koaxial zueinander angeordnet und weisen eine gemeinsame Drehachse 5 auf. Die Wellenkupplung 1 umfasst die erste Welle 2 und eine Mehrzahl von ersten Kugeln 12 und zweiten Kugeln 13. Die erste Welle 2 weist an einer Umfangsfläche 4 eine Mehrzahl von, sich entlang einer Drehachse 5 über zumindest einen ersten Abschnitt 6 und einen zweiten Abschnitt 7 erstreckenden, ersten Kugelbahnen 8 auf. Die Wellenkupplung 1 umfasst zusätzlich die zweite Welle 3 mit einer Mehrzahl von sich entlang der Drehachse 5 erstreckenden zweiten Kugelbahnen 23 sowie eine, die ersten Kugelbahnen 8 und die zweiten Kugelbahnen 23 entlang der Drehachse 5 zumindest teilweise überdeckende Hülse 24 mit dritten Kugelbahnen 25. Weiter umfasst die Wellenkupplung 1 zusätzlich dritte Kugeln 26.

Im Unterschied zu Fig. 1 sind hier in jedem der Bahnpaare 27, 28 zwei Reihen von Kugeln 12, 13, 26 angeordnet. Die Kugeln 12, 13 sind in den zwei Abschnitten 6, 7 der ersten Kugelbahnen 8 bzw. der ersten Welle 2 angeordnet. Die ersten Kugelbahnen 8 sind in einem ersten Abschnitt 6 über erste Durchbrüche 14 und in einem zweiten Abschnitt 7 über zweite Durchbrüche 15 entlang einer Umfangsrichtung 9 miteinander verbunden. Die Abschnitte 6, 7 sind entlang der axialen Richtung 32 nebeneinander angeordnet. Werden die Kugeln 12, 13 also fluchtend zu den Stegen 10, 11 angeordnet, können über die Kugeln 12, 13 Drehmomente zwischen Hülse 24 und erster Welle 2 übertragen werden. Werden die Kugeln 12, 13 fluchtend zu den Durchbrüchen 14, 15 angeordnet, können die Kugeln 12, 13 zusammen mit der zweiten Welle 3 und der Hülse 24 sowie dem Käfig 31 frei gegenüber der ersten Welle 2 verdreht bzw. entlang der Umfangsrichtung 9 verlagert werden.

Zwischen Hülse 24 und Wellen 2, 3 ist ein Käfig 31 angeordnet, wobei über den Käfig 31 die Kugeln 12, 13, 26 gegenüber einer sich entlang der Drehachse 5 erstreckenden axialen Richtung 32 in festen Distanzen 33 zueinander angeordnet sind. Der Käfig 31 ist mit der Hülse 24 nicht verbunden, sondern wird über die durch die Hülse 24 bewegten Kugeln 12, 13, 26 entlang der axialen Richtung 32 verlagert. Die Hülse 24 weist Anschläge 36 auf, an denen sich der Käfig 31 gegenüber der axialen Richtung 32 abstützen. Über die Anschläge 36 kann der Käfig 31 zu der Hülse 24 entlang der axialen Richtung 32 ausgerichtet angeordnet werden.

Da die Kugeln 12, 13, 26 immer in den dritten Kugelbahnen 25 angeordnet sind, rotiert der Käfig 31 zusammen mit der Hülse 24. Über eine Verlagerung 29 der Hülse 24 kann der Käfig 31 und über den Käfig 31 die Kugeln 12, 13, 26 entlang der axialen Richtung 32 verlagert werden. Damit können die Kugeln 12, 13 in den Abschnitten 6, 7 verlagert werden, so dass eine entkoppelte Stellung der Wellenkupplung 1 erreicht ist (siehe Fig. 2).

Fig. 4 zeigt eine erste Ausführungsvariante einer ersten Welle 2 in einer Ansicht entlang der Drehachse 5. Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsvariante einer ersten Welle 2 in einer Ansicht entlang der Drehachse 5. Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsvariante einer ersten Welle 2 in einer Ansicht entlang der Drehachse 5. Auf die Ausführungen zu den Fig. 1 bis 3 wird verwiesen. Die Fig. 4 bis 6 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.

Bei Wellenkupplungen 1 sind die einzelnen ersten Kugelbahnen 8 einer ersten Welle 2 entlang der Umfangsrichtung 9 in einem Winkelabstand 37 voneinander beabstandet angeordnet (siehe Fig. 4). Damit müssen diese Winkelabstände 37 überbrückt werden, um von der entkoppelten Stellung in die gekoppelte Stellung zu wechseln, damit also die Kugeln 12, 13 in die ersten Kugelbahnen 8 bzw. in den Bereich zwischen den Stegen 10, 11 verlagert werden können. Der relative große Winkelabstand 37 bedingt eine lange Schaltzeit zum Herstellen der gekoppelten Stellung. Dabei ist das Schalten nur in einem sehr kleinen Winkelbereich 38 möglich, der durch die (Über-)Größe der ersten Eintrittsöffnung 19 der ersten Kugelbahnen 8 gegenüber den Kugeln 12, 13 bestimmt ist. Weiterhin ist dadurch ein für das Schalten zulässiger Unterschied der Drehgeschwindigkeiten der zu koppelnden Wellen 2, 3 stark eingeschränkt. Eine Vergrößerung der ersten Eintrittsöffnung 19 bzw. der Weite 20 der ersten Kugelbahn 8 ist jedoch nicht möglich, da dadurch das NVH- (noise-vibration-har- shness) Verhalten der Wellenkupplung 1 verschlechtert wird (größeres Spiel der Kugeln 12, 13 in den ersten Kugelbahnen 8 gegenüber der Umfangsrichtung 9). Eine Verringerung des Winkelabstands 37, z. B. durch Erhöhung der Anzahl der ersten Kugelbahnen 8 (siehe Fig. 5) führt zu einer Verkleinerung des übertragbaren Drehmoments. Ein kleinerer Winkelabstand 37 auf einem größeren Wirkdurchmesser 39 (erste Kugelbahnen 8 sind auf einem größeren Durchmesser der ersten Welle 2 angeordnet, siehe Fig. 6) führt zu einem vergrößerten Bauraumbedarf, der oft nicht bereitgestellt werden kann.

Fig. 7 zeigt ein Detail einer bekannten Wellenkupplung 1 , die in einer entkoppelten Stellung vorliegt, in einer Ansicht entlang einer radialen Richtung 30. Fig. 8 zeigt das Detail nach Fig. 7, mit der Wellenkupplung 1 in einer gekoppelten Stellung, in einer Ansicht entlang einer radialen Richtung 30. Die Fig. 7 und 8 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.

Die Wellenkupplung 1 umfasst die erste Welle 2 und eine Mehrzahl von ersten Kugeln 12 und zweiten Kugeln 13. Die erste Welle 2 weist an einer Umfangsfläche 4 eine Mehrzahl von, sich entlang einer Drehachse 5 über zumindest einen ersten Abschnitt 6 und einen zweiten Abschnitt 7 erstreckenden, ersten Kugelbahnen 8 auf. Die Wellenkupplung 1 umfasst zusätzlich die zweite Welle 3 mit einer Mehrzahl von sich entlang der Drehachse 5 erstreckenden zweiten Kugelbahnen 23, in denen dritte Kugeln 26 angeordnet sind.

Die ersten Kugelbahnen 8 sind entlang einer Umfangsrichtung 9 in dem ersten Abschnitt 6 durch erste Stege 10 und in dem zweiten Abschnitt 7 durch zweite Stege 11 voneinander beabstandet angeordnet. Die Mehrzahl von ersten Kugeln 12 ist (in jeder Stellung der Wellenkupplung 1) in dem ersten Abschnitt 6 angeordnet. Die Mehrzahl von zweiten Kugeln 13 ist (in jeder Stellung der Wellenkupplung 1) in dem zweiten Abschnitt 7 angeordnet. Die ersten Kugelbahnen 8 sind in dem ersten Abschnitt 6 über entlang der Umfangsrichtung 9 fluchtend zueinander angeordnete erste Durchbrüche 14 und in dem zweiten Abschnitt 7 über entlang der Umfangsrichtung 9 fluchtend zueinander angeordnete zweite Durchbrüche 15 entlang der Umfangsrichtung 9 miteinander verbunden.

Die Wellenkupplung 1 ist ausschließlich zwischen zwei Stellungen schaltbar. Die Kugeln 12, 13 sind zwischen den Stellungen innerhalb des jeweiligen Abschnitts 6, 7 entlang der Kugelbahnen 8, 23 verlagerbar. Die Kugeln 12, 13 sind in der Umfangsrichtung 9 in einer gekoppelten Stellung fluchtend zu den Stegen 10, 11 (Fig. 8) und in einer entkoppelten Stellung (Fig. 7) fluchtend zu den Durchbrüchen 14, 15 angeordnet. Die hin zu den ersten Durchbrüchen 14 weisende erste Stirnfläche 16 der ersten Stege 10 ist genauso ausgeführt wie in dem zweiten Abschnitt 7 eine hin zu den zweiten Durchbrüchen 15 weisende zweite Stirnfläche 17.

Die ersten Kugeln 12 sind in der entkoppelten Stellung entlang der Drehachse 5 in einem ersten Abstand 21 zu den ersten Stirnflächen 16 und die zweiten Kugeln 13 in einem gleich großen zweiten Abstand 22 zu den zweiten Stirnflächen 17 angeordnet.

Bei einer Verlagerung 29 der Kugeln 12, 13 entlang der ersten Kugelbahn 8 fädeln die Kugeln 12, 13 gleichzeitig in die durch die Stege 10, 11 gegenüber der Umfangsrichtung 9 begrenzten Bereiche der ersten Kugelbahnen 8 ein.

Fig. 9 zeigt ein Detail einer Wellenkupplung 1 , die in einer entkoppelten Stellung vorliegt, in einer Ansicht entlang einer radialen Richtung 30. Auf die Ausführungen zu den Fig. 1 bis 8 wird verwiesen.

Die Wellenkupplung 1 umfasst die erste Welle 2 und eine Mehrzahl von ersten Kugeln 12 und zweiten Kugeln 13. Die erste Welle 2 weist an einer Umfangsfläche 4 eine Mehrzahl von, sich entlang einer Drehachse 5 über zumindest einen ersten Abschnitt 6 und einen zweiten Abschnitt 7 erstreckenden, ersten Kugelbahnen 8 auf. Die Wellenkupplung 1 umfasst zusätzlich die zweite Welle 3 mit einer Mehrzahl von sich entlang der Drehachse 5 erstreckenden zweiten Kugelbahnen 23, in denen dritte Kugeln 26 angeordnet sind.

Die Kugeln 12, 13 sind zwischen den Stellungen innerhalb des jeweiligen Abschnitts 6, 7 entlang der ersten Kugelbahnen 8 verlagerbar. Die Kugeln 12, 13 sind in der Umfangsrichtung 9 in der dargestellten entkoppelten Stellung fluchtend zu den Durchbrüchen 14, 15 angeordnet. In dem ersten Abschnitt 6 ist eine hin zu den ersten Durchbrüchen 14 weisende erste Stirnfläche 16 der ersten Stege 10 kleiner als in dem zweiten Abschnitt 7 eine hin zu den zweiten Durchbrüchen 15 weisende zweite Stirnfläche 17.

Infolge der Verkleinerung der ersten Stirnfläche 16 gegenüber den zweiten Stirnflächen 17 kann ein Eintreten der ersten Kugeln 12 in die ersten Kugelbahnen 8 (bzw. in den Bereich zwischen den ersten Stegen 10) erleichtert werden. Der Winkelabstand 37 (hier angedeutet) zwischen zwei ersten Kugelbahnen 8 wird so insbesondere tatsächlich reduziert, wobei zudem zumindest im Bereich der ersten Stirnfläche 16 ein gegenüber der Umfangsrichtung 9 vorliegendes Spiel zwischen ersten Kugeln 12 und den ersten Stegen 10 der ersten Kugelbahn 8 vergrößert wird.

Die erste Stirnfläche 16 der ersten Stege 10 wird so verkleinert, dass eine erste Eintrittsöffnung 19 der ersten Kugelbahn 8 vergrößert wird. Dabei wird die erste Eintrittsöffnung 19 der ersten Kugelbahn 8 in der Umfangsrichtung 9 vergrößert.

An die erste Stirnfläche 16 des ersten Stegs 10 schließt sich eine Fase 18 an. Die Fase 18 ist hin zu einer der benachbart zu dem ersten Steg 10 angeordneten ersten Kugelbahnen 8 hin geneigt. Mit der Fase 18 ist eine in der Umfangsrichtung 9 vergrößerte erste Eintrittsöffnung 19 der ersten Kugelbahn 8 gebildet. Infolge der Fase 18 verjüngt sich eine Weite 20 der ersten Kugelbahn 8 ausgehend von der ersten Eintrittsöffnung 19 und entlang der Drehachse 5 zunehmend. Die sich in der Umfangsrichtung 9 erstreckende Weite 20 der ersten Kugelbahn 8 ist also an der Position entlang der Drehachse 5, an der die erste Stirnfläche 16 angeordnet ist, maximal und verjüngt sich davon ausgehend zunehmend bis zur (dann konstanten) minimalen Weite 20 der ersten Kugelbahn 8.

Die minimale Weite 20 der ersten Kugelbahn 8 in dem ersten Abschnitt 6 ist gleich groß zu der minimalen und konstanten Weite 20 der ersten Kugelbahn 8 in dem zweiten Abschnitt 7.

Die Fase 18 umfasst eine Rücknahme der Kante, die den Übergang zwischen erster Stirnfläche 16 und Bahnseitenwand des ersten Stegs 10 bildet.

Die ersten Kugeln 12 sind in der entkoppelten Stellung entlang der Drehachse 5 in einem ersten Abstand 21 zu den ersten Stirnflächen 16 und die zweiten Kugeln 13 in einem zweiten Abstand 22 zu den zweiten Stirnflächen 17 angeordnet. Der zweite Abstand 22 ist größer als der erste Abstand 21 .

Der Unterschied zwischen dem ersten Abstand 21 und dem zweiten Abstand 22 ist so bemessen, dass zunächst die ersten Kugeln 12 entlang der Drehachse 5 aus den ersten Durchbrüchen 14 aus- und über die vergrößerten ersten Eintrittsöffnungen 19 in die ersten Kugelbahnen 8 eintreten. Infolge der ausgehend von der ersten Eintrittsöffnung 19 zunehmenden Verjüngung der Weite 20 werden die ersten Kugeln 12 mit fortschreitender Verlagerung 29 der ersten Kugeln 12 entlang der Drehachse 5 gegenüber den ersten Kugelbahnen 8 zunehmend ausgerichtet. Der zweite Abstand 22 ist so ausgeführt, dass die zweiten Kugeln 13 erst dann aus den zweiten Durchbrüchen 15 in die ersten Kugelbahnen 8 im zweiten Abschnitt 7 eintreten, wenn die ersten Kugeln 12 im ersten Abschnitt 6 die minimale Weite 20 erreicht haben.

Damit kann über den ersten Abschnitt 6 ein Einfädeln der ersten Kugeln 12 erleichtert werden. Es kann durch das Einfädeln nur der ersten Kugeln 12 in die ersten Kugelbahnen 8 und durch ein sukzessiv besseres Ausrichten der ersten Kugeln 12 zur ersten Welle 2 über die Fasen 18 ein Ausrichten der zweiten Kugeln 13 gegenüber den ersten Kugelbahnen 8 im zweiten Abschnitt 7 erfolgen. Damit können die Schaltzeiten reduziert und der Schaltvorgang vereinfacht werden. Die Übertragung eines Drehmoments wird dabei nicht beeinträchtigt.

Bezugszeichenhste

1 Wellenkupplung

2 erste Welle

3 zweite Welle

4 Umfangsfläche

5 Drehachse

6 erster Abschnitt

7 zweiter Abschnitt

8 erste Kugelbahn

9 Umfangsrichtung

10 erster Steg

11 zweiter Steg

12 erste Kugel

13 zweite Kugel

14 erster Durchbruch

15 zweiter Durchbruch

16 erste Stirnfläche

17 zweite Stirnfläche

18 Fase

19 erste Eintrittsöffnung

20 Weite

21 erster Abstand

22 zweiter Abstand

23 zweite Kugelbahn

24 Hülse

25 dritte Kugelbahn

26 dritte Kugel

27 erstes Bahnpaar

28 zweites Bahnpaar

29 Verlagerung 30 radiale Richtung

31 Käfig

32 axiale Richtung

33 Distanz 34 Betätigungseinrichtung

35 Federelement

36 Anschlag

37 Winkelabstand

38 Winkelbereich 39 Wirkdurchmesser