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DE112019002829T5 - Drehmomentbegrenzungskupplung für eine elektromotorwelle - Google Patents

Drehmomentbegrenzungskupplung für eine elektromotorwelle Download PDF

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Publication number
DE112019002829T5
DE112019002829T5 DE112019002829.4T DE112019002829T DE112019002829T5 DE 112019002829 T5 DE112019002829 T5 DE 112019002829T5 DE 112019002829 T DE112019002829 T DE 112019002829T DE 112019002829 T5 DE112019002829 T5 DE 112019002829T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
output shaft
torque
torque limiting
limiting clutch
frame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112019002829.4T
Other languages
English (en)
Inventor
Daniel Brown
Shawn BLACKMUR
Michael Close
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BorgWarner Inc
Original Assignee
BorgWarner Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BorgWarner Inc filed Critical BorgWarner Inc
Publication of DE112019002829T5 publication Critical patent/DE112019002829T5/de
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D7/00Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock
    • F16D7/04Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the ratchet type
    • F16D7/048Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the ratchet type with parts moving radially between engagement and disengagement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D7/00Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003Couplings; Details of shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C2326/00Articles relating to transporting
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Eine Drehmomentbegrenzungskupplung zum Verbinden eines Elektromotors mit einem drehbaren Eingang eines Fahrzeugs wird bereitgestellt, einschließlich: eines starren Rahmens, der konfiguriert ist, um mit einem/einer des drehbaren Eingangs oder einer Ausgangswelle des Elektromotors gekoppelt zu werden; und eines elastischen Elements, das konfiguriert ist, um in den/die anderen/andere des drehbaren Eingangs oder der Ausgangswelle des Elektromotors einzugreifen, der in den starren Rahmen eingreift, sodass das elastische Element im Wesentlichen seine Form beibehält und einen Winkelversatz zwischen dem drehbaren Eingang und der Ausgangswelle hemmt, wenn ein von der Ausgangswelle empfangener Drehmomentbetrag unter einer vorbestimmten Drehmomentgrenze liegt, wobei das elastische Element seine Form verändert, wodurch ein Winkelversatz zwischen dem drehbaren Eingang und der Ausgangswelle erlaubt, wenn ein von der Ausgangswelle empfangener Drehmomentbetrag die vorbestimmte Drehmomentgrenze überschreitet.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Anwendung bezieht sich auf Wellenkupplungen von Elektromotoren und insbesondere auf eine Drehmomentbegrenzungskupplung zum Kuppeln einer Elektromotorwelle an einen drehbaren Eingang.
  • Stand der Technik
  • Fahrzeuge können Elektromotoren enthalten, die eine Vielzahl von Fahrzeugfunktionen ausführen, einschließlich beispielsweise das Anpassen der Winkelposition einer oder mehrerer Kurbelwellen in Bezug auf die Winkelposition einer Kurbelwelle oder das Anpassen der Position eines Beifahrer- oder Fahrersitzes. Elektromotoren können verwendet werden, um einen Nockenwellenversteller derart zu betreiben, dass die zeitliche Steuerung der Nockenwellen gegenüber der Kurbelwelle voreilt und sich verzögert. Der Nockenwellenversteller kann Anschläge enthalten, die den Autoritätsbereich des Nockenwellenverstellers begrenzen, und wenn der Nockenwellenversteller ein Ende des Bereichs erreicht, kann ein relativ großer Drehmomentbetrag über die Ausgangswelle des Elektromotors auf den Nockenwellenversteller angewandt werden. Dieser relativ große Drehmomentbetrag kann zu einer unerwünschten Belastung des Nockenwellenverstellers führen. Elektromotoren, die in Fahrzeugfunktionen verwendet werden, können auf eine Weise montiert werden, die eine Fehlausrichtung zwischen der Ausgangswelle des Elektromotors und dem drehbaren Eingang eines Fahrzeugs einführt.
  • Kurzdarstellung
  • In einer Ausführungsform ist eine drehmomentbegrenzende Kupplung zum Verbinden eines Elektromotors mit einem drehbaren Eingang eines Fahrzeugs bereitgestellt, einschließlich eines starren Rahmens, der konfiguriert ist, um entweder mit dem drehbaren Eingang oder einer Ausgangswelle des Elektromotors gekoppelt zu werden; und eines elastischen Elements, das konfiguriert ist, um in den anderen/die andere des drehbaren Eingangs oder der Ausgangswelle des Elektromotors einzugreifen, der in den starren Rahmen eingreift, sodass das elastische Element im Wesentlichen seine Form beibehält und eine Winkelverschiebung zwischen dem drehbaren Eingang und der Ausgangswelle verhindert, wenn ein von der Ausgangswelle empfangener Drehmomentbetrag unter einer vorbestimmten Drehmomentgrenze liegt, wobei das elastische Element seine Form ändert, wodurch eine Winkelverschiebung zwischen dem drehbaren Eingang und der Ausgangswelle erlaubt wird, wenn ein von der Ausgangswelle empfangener Drehmomentbetrag die vorbestimmte Drehmomentgrenze überschreitet. Das elastische Element greift in den starren Rahmen und den drehbaren Eingang oder eine Ausgangswelle des Elektromotors auf eine Weise ein, die eine Fehlausrichtung zwischen dem drehbaren Eingang und einer Ausgangswelle des Elektromotors ausgleicht.
  • In einer anderen Ausführungsform ist eine Drehmomentbegrenzungskupplung zum Verbinden eines Elektromotors mit einem drehbaren Eingang eines Fahrzeugs bereitgestellt, einschließlich eines ringförmigen starren Rahmens, der eine zentrale axiale Bohrung und eine Mehrzahl von Aufnahmemerkmalen für elastische Elemente enthält und konfiguriert ist, um mit dem drehbaren Eingang gekoppelt zu werden; und eines elastischen Elements, das in der zentralen axialen Bohrung des ringförmigen starren Rahmens angeordnet ist und mit dem ringförmigen starren Rahmen an jedem der Mehrzahl von Aufnahmemerkmalen für elastische Elemente in Eingriff steht, einschließlich wenigstens eines Wellenaufnahmeabschnitts, der konfiguriert ist, um in eine Ausgangswelle des Elektromotors einzugreifen, wobei die Drehmomentbegrenzungskupplung: eine feste Beziehung zwischen einer Winkelposition der Ausgangswelle des Elektromotors und einer Winkelposition des drehbaren Eingangs beibehält, während ein von der Ausgangswelle empfangener Drehmomentbetrag an oder unter einer vorbestimmten Drehmomentgrenze liegt, und eine Winkelverschiebung zwischen dem drehbaren Eingang und der Ausgangswelle erlaubt, wenn der auf die Ausgangswelle ausgeübte Drehmomentbetrag die vorbestimmte Drehmomentgrenze überschreitet.
  • In noch einer anderen Ausführungsform ist eine Drehmomentbegrenzungskupplung zum Verbinden eines Elektromotors mit einem drehbaren Eingang eines Fahrzeugs bereitgestellt, einschließlich eines ringförmigen starren Rahmens, der eine zentrale axiale Bohrung und eine Mehrzahl von Aufnahmemerkmalen für elastische Elemente enthält und konfiguriert ist, um mit dem drehbaren Eingang gekoppelt zu werden; und eines elastischen Elements, das in der zentralen axialen Bohrung angeordnet ist und mit dem ringförmigen starren Rahmen an jedem der Mehrzahl von Aufnahmemerkmalen für elastische Elemente in Eingriff steht, wobei das elastische Element eine Mehrzahl von Wellenaufnahmeabschnitten enthält, die jeweils konfiguriert sind, um in eine im Wesentlichen kugelförmige Komponente einer Ausgangswelle des Elektromotors einzugreifen, wobei die Drehmomentbegrenzungskupplung: eine feste Beziehung zwischen einer Winkelposition der Ausgangswelle des Elektromotors und einer Winkelposition des drehbaren Eingangs beibehält, während ein Drehmomentbetrag an oder unter einer vorbestimmten Drehmomentgrenze liegt, und eine Winkelverschiebung zwischen dem drehbaren Eingang und der Ausgangswelle erlaubt, wenn der auf die Ausgangswelle ausgeübte Drehmomentbetrag die vorbestimmte Drehmomentgrenze überschreitet.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Implementierung eines Drehmomentbegrenzungskupplungssystems darstellt;
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine andere Implementierung eines Drehmomentbegrenzungskupplungssystems darstellt;
    • 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Implementierung einer Drehmomentbegrenzungskupplung darstellt;
    • 4 ist eine Querschnittsprofilansicht, die eine Implementierung der Ausführungsform der Drehmomentbegrenzungskupplung aus 3 in einem gekoppelten Zustand darstellt;
    • 5 ist eine Querschnittsprofilansicht, die eine Implementierung der Ausführungsform der Drehmomentbegrenzungskupplung aus 3 in einem gelösten Zustand darstellt;
    • 6 ist eine perspektivische Ansicht, die eine andere Implementierung einer Drehmomentbegrenzungskupplung darstellt;
    • 7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine andere Implementierung einer Drehmomentbegrenzungskupplung darstellt;
    • 8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine andere Implementierung einer Drehmomentbegrenzungskupplung darstellt;
    • 9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine andere Implementierung einer Drehmomentbegrenzungskupplung darstellt; und
    • 10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine andere Implementierung einer Drehmomentbegrenzungskupplung darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Eine Drehmomentbegrenzungskupplung begrenzt ein Drehmoment, das von einer Ausgangswelle eines Elektromotors auf einen drehbaren Eingang einer mechanischen Vorrichtung ausgeübt wird. Die Drehmomentbegrenzungskupplung kann ein elastisches Element, das in die Ausgangswelle des Elektromotors eingreift, und einen Rahmen enthalten, der in den drehbaren Eingang der mechanischen Vorrichtung eingreift. Die Drehmomentbegrenzungskupplung kann die Ausgangswelle des Elektromotors und den drehbaren Eingang verbinden, sodass der Elektromotor den drehbaren Eingang über die Drehmomentbegrenzungskupplung antreibt. In einer Ausführungsform ist das elastische Element halbstarr und kann in eine Bohrung des Rahmens der Drehmomentbegrenzungskupplung passen. Das elastische Element kann durch den Rahmen in einem gekoppelten Zustand gehalten werden, wie durch eine innere Bohrungswand des Rahmens und/oder durch Aufnahmemerkmale für elastische Merkmale des Rahmens. Eine Innenbohrung des Rahmens nimmt das elastische Element auf und es kann dort durch Aufnahmemerkmale an dem Rahmen gehalten werden. Wenn der Elektromotor jedoch ein Drehmoment an die Ausgangswelle bereitstellt, das über einen vorbestimmten Wert ansteigt, verformt sich das elastische Element und erlaubt eine Änderung der Winkelposition der Ausgangswelle relativ zu dem drehbaren Eingang der mechanischen Vorrichtung. Die Form des elastischen Elements ist im Wesentlichen fixiert, während das von dem Elektromotor auf die Ausgangswelle angewandte und über das elastische Element an die mechanische Vorrichtung übertragene Drehmoment unter einem vorbestimmten Wert liegt. Wenn das Drehmoment jedoch über diesen vorgegebenen Wert ansteigt, verformt sich das elastische Element, wobei dadurch die Ausgangswelle die Winkelposition relativ zu der mechanischen Vorrichtung ändern kann.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann das elastische Glied der Drehmomentbegrenzungskupplung fest auf eine Weise mit dem Rahmen gekoppelt werden, die lösbar in die Ausgangswelle des Elektromotors eingreift, sodass sich die Drehmomentbegrenzungskupplung und die Ausgangswelle beim Erreichen der Drehmomentgrenze unabhängig voneinander drehen können. Und in anderen Ausführungsformen kann die Drehmomentbegrenzungskupplung lösbar in den drehbaren Eingang eingreifen und kann die Ausgangswelle des Elektromotors fest koppeln, sodass sich die Ausgangswelle und der drehbare Antrieb beim Erreichen der Drehmomentgrenze unabhängig voneinander drehen können. Sobald diese Drehmomentgrenze erreicht ist, kann der drehbare Eingang gegenüber der Ausgangswelle winklig verschoben werden. Das elastische Element kann sicherstellen, dass der auf den drehbaren Eingang angewandte Drehmomentbetrag auf einen Betrag unterhalb der Drehmomentgrenze begrenzt wird.
  • Beispielsweise kann das elastische Element der Drehmomentbegrenzungskupplung wenigstens einen Wellenaufnahmeabschnitt aufweisen, der lösbar in die Ausgangswelle des Elektromotors eingreifen kann, und kann ferner einen oder mehrere Rahmeneingriffsabschnitte enthalten, die in den Rahmen der Drehmomentbegrenzungskupplung eingreifen können, um einer Winkelverschiebung zwischen dem Rahmen und dem elastischen Element entgegenzuwirken. In vielen Ausführungsformen kann die Drehmomentbegrenzungskupplung angeordnet werden, sodass der/die Rahmeneingriffsabschnitt(e) das elastische Element in Bezug auf den Rahmen fest halten. Darüber hinaus erzeugt, wie vorstehend erwähnt, die Ausgangswelle des Elektromotors, wenn das Drehmoment ein vorbestimmtes Drehmomentniveau erreicht, eine ausreichende Kraft, um das elastische Element zu verformen, wobei sich dadurch die Ausgangswelle des Elektromotors relativ zu dem drehbaren Eingang drehen kann. In einer Ausführungsform kann das elastische Element die Ausgangswelle an gegenüberliegenden Seiten in einen Eingriffsabschnitt(en) des elastischen Elements eingreifen, die konfiguriert sind, um sich eng an die Form der Wellenaufnahmeabschnitte anzupassen. Wenn das vorbestimmte Drehmomentniveau erreicht ist, wird das elastische Element durch die Ausgangswelle verformt, sodass der/die Wellenaufnahmeabschnitt(e) voneinander weggedrückt werden. Die Verformung des elastischen Elements bewirkt, dass sich das elastische Element von dem/den Eingriffsabschnitt(en) des elastischen Elements der Ausgangswelle löst, wobei sich dadurch die Ausgangswelle unabhängig von dem elastischen Element, dem Rahmen und damit dem drehbaren Eingang drehen kann.
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Drehmomentbegrenzungskupplungssystem 1 gezeigt und enthält eine Drehmomentbegrenzungskupplung 10, einen Elektromotor 12 und einen drehbaren Eingang 14. Die Drehmomentbegrenzungskupplung 10 kann ein elastisches Element 16, das in eine Ausgangswelle 18 des Elektromotors 12 eingreifen kann, und einen Rahmen 20 enthalten, der das Drehmoment von dem elastischen Element 16 auf den drehbaren Eingang 14 übertragen kann. Die Drehmomentbegrenzungskupplung 10 kann die Ausgangswelle 18 und den drehbaren Eingang 14 verbinden, sodass das von dem Elektromotor 12 erzeugte Drehmoment dazu verwendet werden kann, den drehbaren Eingang 14 über die Ausgangswelle 18 zu drehen. Die Drehmomentbegrenzungskupplung 10 kann wenigstens einen Wellenaufnahmeabschnitt 22 enthalten, der in die Ausgangswelle 18 eingreift. Darüber hinaus kann das elastische Element 16 der Drehmomentbegrenzungskupplung 10 wenigstens einen Rahmeneingriffsabschnitt 24 enthalten, der mit dem Rahmen 20 der Drehmomentbegrenzungskupplung 10 über Aufnahmemerkmale 30 für elastische Elemente (nur eines gezeigt) gekoppelt ist. Die Aufnahmemerkmale 30 für elastische Elemente erlauben es dem elastischen Element 16, sich in Bezug auf den Rahmen 20 zu bewegen, sodass der/die Rahmeneingriffsabschnitt(e) 24 des elastischen Elements 16 radial in die Aufnahmemerkmale 30 für elastische Elemente hinein und aus diesen heraus gleitet/gleiten; in anderen Ausführungsformen können jedoch die Aufnahmemerkmale für elastische Elemente das elastische Element in Bezug auf den Rahmen halten, sodass diese radiale Bewegung eingeschränkt ist. Die Drehmomentbegrenzungskupplung 10 begrenzt das von dem Elektromotor 12 an den drehbaren Eingang 14 gelieferte Drehmoment durch eine Verformung des elastischen Elements 16 wenigstens an dem/den Wellenaufnahmeabschnitt(en) 22, wenn das Drehmoment zwischen der Ausgangswelle und dem drehbaren Eingang 14 den vorbestimmten Drehmomentwert oder das vorbestimmte Drehmomentniveau (hierin als „Drehmomentgrenze“ bezeichnet) erreicht. Sobald diese Drehmomentgrenze erreicht ist, wird der drehbare Eingang gegenüber der Ausgangswelle 18 winkelversetzt, das Drehmoment wird immer noch auf eine zweite vorbestimmte Grenze (oder zweite Drehmomentgrenze) begrenzt, bei der es sich um einen Drehmomentwert handeln kann, der gleich oder verschieden von der Drehmomentgrenze ist.
  • Die besondere Konfiguration der Kupplung zwischen dem elastischen Element 16 und der Ausgangswelle 18 an der/den Wellenaufnahmeabschnitt(en) 22 kann wenigstens teilweise die Drehmomentgrenze diktieren, bei der der Schlupf oder die Entkopplung erlaubt wird. So kann die Drehmomentbegrenzungskupplung 10 ein Drehmoment zwischen dem Elektromotor 12 und dem drehbaren Eingang 14 bis zu der Drehmomentgrenze liefern. Die Drehmomentbegrenzung kann durch eine Modifikation des Drehmomentbegrenzungskupplungssystems 1 angepasst werden, wie durch das Modifizieren des Drehmomentbegrenzungskupplungssystem 1 auf eine Weise, die die elastischen Kräfte des elastischen Elements 16, die auf die Ausgangswelle 18 an dem/den Wellenaufnahmeabschnitt(en) 22 angewandt wird, verändert. Beispielsweise kann die Elastizität oder die Federeigenschaften des elastischen Elements 16 angepasst werden, wobei sich dadurch eine andere, eine Drehmomentgrenze ergibt.
  • Der Elektromotor 12 kann aus einer Vielzahl von Motoren bestehen, die elektrische Leistung in Drehkraft oder mechanische Energie umwandeln. Der Elektromotor 12 kann aus einer Vielzahl von Elektromotoren, Schrittmotoren (oder anderen bürstenlosen Motoren) bestehen, einschließlich eines Motors mit mechanischem Kommutator, eines Motors mit elektronischem Kommutator, eines Asynchronmotors oder eines Synchronmotors. Außerdem kann der Elektromotor 12 entweder von einer Wechselstrom- (AC-) Quelle oder einer Gleichstrom- (DC-) Quelle gespeist werden, einschließlich verschiedener Arten von Batterien, Stromnetzen (z. B. 110V AC Stromnetz) und anderer elektrischer Generatoren. In einer Ausführungsform kann eine Batterie verwendet werden, um den Elektromotor 12 mit Gleichstrom zu versorgen. Der Elektromotor 12 kann elektrische Zuleitungsdrähte 26 enthalten, die für die Aufnahme elektrischer Leistung verwendet werden können. In wenigstens einer Ausführungsform kann der Elektromotor 12 ein Drehmoment unterschiedlicher Richtungen und Magnituden liefern, das auf der Menge der an den Elektromotor 12 gelieferten elektrischen Leistung basieren kann.
  • In vielen Ausführungsformen kann der Elektromotor 12 einen Stator, einen Rotor und ein Gehäuse enthalten (nicht gezeigt). Der Stator kann in das Gehäuse integriert werden und kann Wicklungen oder Permanentmagnete enthalten. Der Rotor kann zwischen gegenüberliegenden Enden des Stators positioniert werden und kann Wicklungen oder Permanentmagnete enthalten. Der Rotor kann die Ausgangswelle 18 enthalten oder kann fest mit der Ausgangswelle 18 verbunden sein, sodass sich der Rotor und die Ausgangswelle 18 gemeinsam drehen. Die Wicklungen können einen oder mehrere Drähte (oder elektrisch leitende Elemente) enthalten, die um den jeweiligen Teil, wie den Rotor und/oder den Stator, geschleift sind. Elektrischer Strom oder Leistung kann von einer elektrischen Leistungsquelle, wie einer Batterie oder einem elektrischen Generator, an die Wicklungen geliefert werden. Die Ausgangswelle 18 des Elektromotors 12 kann zylindrisch sein und kann um eine zentrale Achse gedreht werden, die durch die Mitte der Ausgangswelle 18 verläuft.
  • Zusätzlich kann die Ausgangswelle 18 einen oder mehrere Eingriffsabschnitte 28 für elastische Element enthalten, die jeweils in den/die Wellenaufnahmeabschnitt(e) 22 des elastischen Elements 16 der Drehmomentbegrenzungskupplung 10 eingreifen. Die Anzahl der Eingriffsabschnitte 28 für elastische Elemente an der Ausgangswelle 18 kann der Anzahl des/der Wellenaufnahmeabschnitt(s) 22 des elastischen Elements 16 entsprechen. Der Berührungspunkt oder die Berührungsoberfläche zwischen dem/den Wellenaufnahmeabschnitt(en) 22 des elastischen Elements 16 und dem/den Eingriffsabschnitt(en) 28 für elastische Elemente, wenn diese zwei Abschnitte betriebsmäßig miteinander in Eingriff stehen, kann als eine Ausgangswellenkupplungsschnittstelle bezeichnet werden. In wenigstens einer Ausführungsform kann/können der/die Eingriffsabschnitt(e) 28 für elastische Elemente jeweils ein Abschnitt mit reduziertem Durchmesser der Ausgangswelle 18 sein, wie jener, der in den 3 und 4 dargestellt ist. Dieser Abschnitt mit reduziertem Durchmesser kann ein Kerbmerkmal, ein Merkmal mit Abflachung auf der Welle, eine Welle mit einem flachen Antriebsmerkmal, ein Weldon-Wellenmerkmal oder ein D-Schnitt-Merkmal sein. In anderen Ausführungsformen kann/können der/die Eingriffsabschnitt(e) 28 für elastische Elemente andere Merkmale aufweisen, die es dem elastischen Element 16 ermöglichen, lösbar in die Ausgangswelle 18 einzugreifen. Der/die Eingriffsabschnitt(e) 28 für elastische Elemente (z. B. Abschnitt(e) mit reduziertem Durchmesser) kann/können in Form und Größe komplementär zu dem/den Wellenaufnahmeabschnitt(en) 22 des elastischen Elements 16 sein und in dieser Ausführungsform jeweils eine relativ ebene Oberfläche enthalten. Bei anderen Ausführungsformen können die Form und Größe des/der Eingriffsabschnitts/Eingriffsabschnitte 28 für elastische Elemente der Ausgangswelle 18 jedoch in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Faktoren variiert werden, wie der Form und Größe des elastischen Elements 16 an dem/den Wellenaufnahmeabschnitt(en) 22 und davon, ob eine axiale oder radiale Fehlausrichtung zwischen der Ausgangswelle 18 und der Drehmomentbegrenzungskupplung 10 gewünscht wird, wie nachstehend näher erläutert wird. In wenigstens einer Ausführungsform kann die Oberfläche des/der Eingriffsabschnitts/Eingriffsabschnitte 28 für elastische Elemente einen höheren oder niedrigeren Reibungskoeffizienten im Vergleich zu der Oberfläche anderer Abschnitte der Ausgangswelle 18 aufweisen, und der Reibungskoeffizient kann angepasst werden, um eine gewünschte Drehmomentgrenze zu erhalten. Durch das Anpassen des Reibungskoeffizienten des/der Eingriffsabschnitts/Eingriffsabschnitte 28 für elastische Elemente oder des/der Wellenaufnahmeabschnitts/Wellenaufnahmeabschnitte 22 des elastischen Elements 16 kann die Drehmomentgrenze der Drehmomentbegrenzungskupplung 10 erhöht oder verringert werden.
  • In einer Ausführungsform kann die Drehmomentbegrenzungskupplung 10 das elastische Element 16 und den Rahmen 20 enthalten, die jeweils aus einer einheitlichen Konstruktion bestehen können, wie jene, die in 1 dargestellt ist. Beispielsweise kann das elastische Element 16 aus einem einzigen Strang Metalldraht ausgebildet werden. In anderen Ausführungsformen kann jedoch jeder dieser Teile 16, 20 der Drehmomentbegrenzungskupplung 10 aus einer Mehrzahl von Teilen bestehen. Die Drehmomentbegrenzungskupplung 10 (und ihre Komponenten) kann aus einer Vielzahl von Kunststoffen, Polymeren, Metallen und/oder anderen geeigneten Materialien hergestellt werden.
  • Das elastische Element 16 kann aus einem beliebigen der verschiedenen Metalle oder Metalllegierungen ausgebildet werden, einschließlich einer Vielzahl von Stählen. Beispielsweise kann das elastische Element 16 der Drehmomentbegrenzungskupplung 10 aus niedrig legierten Manganstählen, kohlenstoffarmen Stählen, ölgehärteten kohlenstoffarmen Legierungen, Chrom-Silizium-Legierungen, Chrom-Vanadium-Legierungen, rostfreien Stählen, Stählen mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt und/oder anderen Federstählen hergestellt werden. Es können ebenso andere Materialien verwendet werden, einschließlich Nickel- und Titanlegierungen. Darüber hinaus können die für das elastische Element 16 verwendeten Materialien die Elastizität oder die elastischen Eigenschaften des elastischen Elements beeinflussen, was die Drehmomentgrenze zwischen der Ausgangswelle 18 und dem Rahmen 20 verändern kann. Auch die Form, Größe und andere physikalische Eigenschaften des elastischen Elements 16 können basierend auf der jeweils gewünschten Drehmomentgrenze ausgewählt werden.
  • Der Rahmen 20 der Drehmomentbegrenzungskupplung 10 kann aus verschiedenen Arten von Hartkunststoffen oder Polymerenhergestellt werden, wie Polyethylen, Polyvinylchlorid (PVC), Polypropylen (PP), Polycarbonat (PC), Acetal-Kunststoffe (Polyoxymethylen), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), anderen Thermoplasten und verschiedenen anderen. Oder, in anderen Ausführungsformen, kann der Rahmen 20 aus Metallen hergestellt werden, wie die vorstehend in Bezug auf das elastische Element 16 diskutierten. In vielen Ausführungsformen ist der Rahmen 20 starr und lässt keine Verformung während des Betriebs der Drehmomentbegrenzungskupplung 10 zu. Der Rahmen kann ebenso ringförmig sein und kann in einem solchen Fall eine zentrale axiale Bohrung enthalten, die Aufnahmemerkmale aufnehmen und enthalten kann, die das elastische Element 16 halten. Die Konstruktion der Drehmomentbegrenzungskupplung 10, einschließlich ihres chemischen Aufbaus und ihrer Form, kann gewählt werden, um die gewünschten Eigenschaften der Drehmomentbegrenzungskupplung 10 oder des Drehmomentbegrenzungskupplungssystems 1 zu erreichen, wie nachstehend ausführlicher erläutert wird.
  • Der drehbare Eingang 14 kann eine beliebige Vorrichtung, eine Komponente oder ein Modul sein, das zum Liefern von Dreheingaben an eine mechanische Vorrichtung verwendet werden kann. Der drehbare Eingang 14 kann mit dem Rahmen 20 an einer Kupplungseingangsschnittstelle 32 gekoppelt werden und in diese eingreifen. Die Kupplungseingangsschnittstelle 32 kann es dem Rahmen 20 ermöglichen, eine feste Winkelposition in Bezug auf den drehbaren Eingang 14 unterhalb eines bestimmten Drehmomentniveaus aufzuweisen. Auf diese Weise dreht sich der Rahmen 20, wenn er betriebsfähig mit dem drehbaren Eingang 14 in Eingriff steht, mit dem drehbaren Eingang 14 auf eine feste Weise, wobei dadurch ein festes Verhältnis zwischen der Winkelposition des Rahmens 20 und der Winkelposition des drehbaren Eingangs 14 aufrechterhalten wird.
  • Wie in 1 dargestellt, kann das Drehmomentbegrenzungskupplungssystem 1 mit einem Nockenwellenversteller für ein Fahrzeug verwendet werden. In der Ausführungsform von 1 kann der drehbare Eingang 14 eine Komponente des Nockenwellen verstellers für das Fahrzeug sein und der Elektromotor 12 kann verwendet werden, um die Winkelposition einer oder mehrerer Nockenwellen in Bezug auf eine Winkelposition einer Kurbelwelle des Fahrzeugs zu variieren. So kann/können beispielsweise die Nockenwelle(n) durch die Verwendung des Nockenwellenverstellers in Bezug auf die Kurbelwelle vorgeeilt oder verzögert werden.
  • Eine Kurbelwelle kann über eine Endlosschleife, wie eine Steuerkette, mit einer oder mehreren Nockenwellen des Verbrennungsmotors (ICE) gekoppelt werden. Die eine oder mehrere Nockenwellen können zum Öffnen und Schließen der Ein- und Auslassventile des ICE verwendet werden. Die variable Nockensteuerung (VCT), die unter Verwendung von Nockenwellenverstellern implementiert wird, kann dazu verwendet werden, die Phase zwischen der/den Nockenwelle(n) und der Kurbelwelle des Fahrzeugs zu variieren, was wünschenswert sein kann, wenn der ICE unter unterschiedlichen Bedingungen und bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten betrieben wird. Der Elektromotor 12 kann verwendet werden, um dem Nockenwellenversteller einen Dreheingang bereitzustellen, der dann dazu verwendet werden kann, die Nockenwelle(n) relativ zu der Kurbelwelle vorzueilen oder zu verzögern. Der Nockenwellenversteller kann ein Getriebe enthalten, das den Dreheingang von der Kurbelwelle (in der Regel über eine Steuerkette) und den Dreheingang von dem Elektromotor 12 verwendet. In einer Ausführungsform kann der drehbare Eingang 14 ein Sonnenrad einer Planetengetriebebaugruppe sein, wie das Sonnenrad 22 der Planetengetriebebaugruppe 14, das in dem U.S.-Patent Nr. 9,810,108 erläutert wird, das hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird. In anderen Ausführungsformen kann ein anderes Getriebe verwendet werden, wie ein elektrisch betätigter Nockenwellenversteller, der eine Exzenterwelle verwendet, die ein Verbundplanetenrad dreht, um die Nockenwelle(n) in Bezug auf die Kurbelwelle vorzueilen oder zu verzögern. Beispielsweise kann die Drehmomentbegrenzungskupplung mit einem exzentrischen Nockenwellenversteller verwendet werden und kann in einem solchen Fall verschiedene Merkmale oder Schnittstellen für die Verwendung mit dem exzentrischen Nockenwellenversteller oder einem anderen drehbaren Eingang enthalten.
  • Darüber hinaus können einige Nockenwellenversteller es ermöglichen, die Nockenwelle(n) innerhalb bestimmter Grenzen vorzueilen oder zu verzögern, und beim Erreichen einer dieser Grenzen kann ein rotierendes Element des Nockenwellenverstellers auf einen Anschlag oder ein Ende stoßen. Wenn dies in der Vergangenheit vorkam, konnte der von einem Elektromotor auf einen drehbaren Eingang angewandte Drehmomentbetrag, einschließlich des Trägheitsdrehmoments, als Reaktion auf einen harten Stoß beim Erreichen des Anschlags, wenn die Ausgangswelle starr mit dem drehbaren Eingang verbunden ist, eine gewünschte Drehmomentgrenze überschreiten. Die Höhe des von dem Elektromotor auf einen starr verbundenen drehbaren Eingang angewandten Drehmomentbetrags kann zu Schäden und/oder erhöhtem Verschleiß an dem Elektromotor 12, dem drehbaren Eingang 14 und/oder der mechanischen Vorrichtung führen. Im Gegensatz dazu kann die Verwendung der Drehmomentbegrenzungskupplung 10 zwischen dem Elektromotor 12 und dem drehbaren Eingang 14 es der Ausgangswelle 18 des Elektromotors 12 ermöglichen, sich unabhängig von dem Rahmen 20 (und dem drehbaren Eingang 14) zu drehen, wenn die Drehmomentgrenze erreicht ist, wobei dadurch der Drehmomentbetrag zwischen dem Elektromotor 12 und dem drehbaren Eingang 14 begrenzt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 2 wird eine weitere Ausführungsform eines Drehmomentbegrenzungskupplungssystems 1' gezeigt. Das Drehmomentbegrenzungskupplungssystem 1' verwendet die von dem Elektromotor 12' erzeugte Drehkraft, um den drehbaren Eingang 14' relativ zu einer Gewindebohrung zu drehen. So kann der Elektromotor 12' verwendet werden, um ein Gehäuse 62 relativ zu dem drehbaren Eingang 14' linear zu bewegen. Dieses Drehmomentbegrenzungskupplungssystem 1' kann mit einer Vielzahl von Implementierungen verwendet werden, wie einem elektrisch betriebenen Fahrzeugsitzanpassungssystem, das eine Komponente eines Sitzes, wie das Sitzbett, anpassen kann. Das Drehmomentbegrenzungskupplungssystem 1' kann ebenso in andere Fahrzeugsysteme integriert werden, die ebenfalls einen Elektromotor einsetzen.
  • In der in 2 gezeigten Ausführungsform ist der Rahmen 20' der Drehmomentbegrenzungskupplung 1 0' an einer Ausgangswelle 18' des Elektromotors 12' befestigt oder in diese integriert. Das elastische Element 16' passt in den Rahmen 20' und greift an den Rahmeneingriffsabschnitten 24' in den Rahmen 20' ein (nur eins gezeigt). Darüber hinaus kann der drehbare Eingang 14' das elastische Element 16' der Drehmomentbegrenzungskupplung 10' in einen oder mehrere Wellenaufnahmeabschnitt(e) 22' (nur einer gezeigt) eingreifen, und in einer solchen Ausführungsform kann die Welle des drehbaren Eingangs 14' einen oder mehrere Eingriffsabschnitt(e) 28' für elastische Elemente (nur einer gezeigt) enthalten, der/die in den Wellenaufnahmeabschnitt 22' des elastischen Elements 16' eingreift/eingreifen. Auf diese Weise wird der Wellenaufnahmeabschnitt 22' der Drehmomentbegrenzungskupplung 10' lösbar an dem drehbaren Eingang 14' befestigt und der Rahmen 20' fest (z. B. durch Befestigung oder Einbau) mit der Ausgangswelle 18' des Elektromotors 12' gekoppelt. Auf diese Weise können sich, wenn das Drehmoment zwischen der Ausgangswelle 18' des Elektromotors 12' und dem drehbaren Eingang 14' die Drehmomentgrenze erreicht, die Ausgangswelle 18' und die Drehmomentbegrenzungskupplung 10' unabhängig von dem drehbaren Eingang 14' drehen.
  • Während des Betriebs kann der Elektromotor 12' betrieben werden, um den drehbaren Eingang 14' zu drehen und das Gehäuse 62 in zwei Richtungen entlang eines linearen Pfads zu bewegen. Beispielsweise kann das Drehmomentbegrenzungskupplungssystem 1' verwendet werden, um einen Fahrzeugsitz relativ zu einem Fahrzeuglenkrad vorwärts und rückwärts zu bewegen. Wenn ein Gegenstand die Bewegung des Gehäuses 62 behinderte, kann die von dem Elektromotor 12' auf den drehbaren Eingang 14' angewandte Drehkraft über ein vorbestimmtes Drehmomentniveau ansteigen. Die Ausgangswelle 18' kann sich frei von dem drehbaren Eingang 14' wie vorstehend beschrieben drehen.
  • Unter Bezugnahme auf die 3 bis 10 werden mehrere verschiedene Ausführungsformen einer Drehmomentbegrenzungskupplung gezeigt. Jede dieser Ausführungsformen der Drehmomentbegrenzungskupplung kann in das Drehmomentbegrenzungskupplungssystem 1 oder in das Drehmomentbegrenzungskupplungssystem 1' integriert werden, wobei dabei Modifikationen wünschenswert sein können. Oder jede dieser Ausführungsformen kann in anderen Systemen enthalten sein, die dazu verwendet werden, ein Drehmoment von einem drehbaren Ausgang (z. B. Elektromotor, Handkurbel) an einen drehbaren Eingang zu liefern. In solchen Ausführungsformen kann die Drehmomentbegrenzungskupplung den Drehmomentbetrag begrenzen, der zwischen dem Elektromotor und dem drehbaren Eingang geliefert wird. Der Drehmomentbetrag, der geliefert wird, bevor die Drehmomentbegrenzungskupplung rutscht, sich entkoppelt oder anderweitig das Drehmoment begrenzt, kann als die „Drehmomentgrenze“ bezeichnet werden. Die Drehmomentbegrenzung kann der maximale Drehmomentbetrag sein, der von dem Elektromotor an den drehbaren Eingang geliefert werden kann, bevor sich die Drehmomentbegrenzungskupplung löst und eine relative Drehung zwischen der Ausgangswelle des Elektromotors und dem drehbaren Eingang erlaubt.
  • Unter besonderer Bezugnahme auf 3 ist eine Drehmomentbegrenzungskupplung 110 dargestellt. Die Drehmomentbegrenzungskupplung 110 enthält ein elastisches Element 116 und einen Rahmen 120. Das elastische Element 116 enthält ein erstes Ende 134 und ein zweites Ende 136 (4) sowie einen gekrümmten Abschnitt 138. Das erste Ende 134 und das zweite Ende 136 enthalten jeweils einen Rahmeneingriffsabschnitt 124a, 124b (4), der jeweils in ein Aufnahmemerkmal 130a, 130b (4) für elastische Elemente eingreifen kann, wie ein Schlitz oder eine Bohrung des Rahmens 120. Wie dargestellt, können die Rahmeneingriffsabschnitte 124a, 124b des elastischen Elements 116 an oder in der Nähe des ersten und des zweiten Endes 134, 136 des elastischen Elements 116 positioniert werden. Die Aufnahmemerkmale 130a, 130b für elastische Elemente halten das elastische Element 116 in Bezug auf den Rahmen 120, um eine Winkelverschiebung zu verhindern, sodass sich das elastische Element 116 und der Rahmen 120 gemeinsam drehen. In der dargestellten Ausführungsform umfassen die Aufnahmemerkmale 130a, 130b für elastische Elemente jeweils einen Schlitz, der drei Oberflächen innerhalb des Rahmens 120 enthält. In anderen Ausführungsformen, wie jenen, die nachstehend beschrieben werden, können die Aufnahmemerkmale für elastische Elemente eine oder mehrere Schlitze, Bohrungen, Löcher, Klammern, Schweißnähte, Haken, axial ausgerichtete Oberflächen, radial ausgerichtete Oberflächen und/oder andere Merkmale enthalten, die das elastische Element entweder fest oder lösbar an dem Rahmen halten können.
  • Wenn das erste und das zweite Ende 134, 136 mit den Schlitzen 130a, 130b in Eingriff stehen, kann der gekrümmte Abschnitt 138 des elastischen Elements 116 an einen inneren Abschnitt des Rahmens 120 anstoßen. In einer Ausführungsform kann der innere Abschnitt eine Innenbohrungswand 142 einer zentralen Axialbohrung 140 des Rahmens 120 sein. Der gekrümmte Abschnitt 138 kann aus einem Halbkreis mit einem Bogen von etwa 180° bestehen. Die zentrale axiale Bohrung 140 kann koaxial zu der Mittelachse x des Rahmens 120 sein und kann eine innere axiale Bohrungswand 142 enthalten, die um die Mittelachse x kreisförmig ist. Zusätzlich kann der Rahmen 120 eine mechanische Kupplung 144 enthalten, die dazu verwendet wird, das von dem Elektromotor 12 (1) empfangene Drehmoment auf den drehbaren Eingang 14 anzuwenden. In einer Ausführungsform kann die mechanische Kupplung 144 ein Getrieberad, eine Schraube, eine Zahnscheibe, ein Zahnrad, eine Riemenscheibe, einen Ritzel oder ein Rad enthalten. Oder die mechanische Kupplung kann eine oder mehrere Schnittstellen oder Merkmale enthalten, die konfiguriert sind, um ein Getrieberad, eine Schraube, eine Zahnscheibe, ein Zahnrad, eine Riemenscheibe, einen Ritzel oder ein Rad des drehbaren Eingangs 14 zu enthalten einzugreifen. In einer bestimmten Ausführungsform kann die Drehmomentbegrenzungskupplung 110 mit einem exzentrischen Nockenwellenversteller eines Fahrzeugs verwendet werden, um die Winkelposition einer oder mehrerer Nockenwellen relativ zu der Winkelposition einer Kurbelwelle vorzueilen oder zu verzögern.
  • Das elastische Element 116 kann der Verformung widerstehen, wenn das erste Ende 134 relativ zu dem zweiten Ende 136 bewegt wird. Auf diese Weise verhindert das elastische Element 116 die Bewegung des ersten Wellenaufnahmeabschnitts 122a, der sich radial nach außen und weg von dem zweiten Wellenaufnahmeabschnitt 122b (4) relativ zu der Ausgangswelle 118 bewegt. Darüber hinaus hält die Elastizität des elastischen Elements 116 die Wellenaufnahmeabschnitte 122a, 122b gegen die Eingriffsabschnitte 128a, 128b für elastische Elemente (4) der Ausgangswelle 118. Wenn jedoch das von der Ausgangswelle 118 auf den drehbaren Eingang 14 ausgeübte Drehmoment die Drehmomentgrenze erreicht und/oder überschreitet, kann sich die Ausgangswelle 118 relativ zu der Drehmomentbegrenzungskupplung 110 drehen, wobei dadurch bewirkt wird, dass sich das erste Ende 134 von dem zweiten Ende 136 des elastischen Elements 116 wegbewegt.
  • Und in einigen Ausführungsformen kann die axiale Länge der Eingriffsabschnitte 128a, 128b des elastischen Elements der Ausgangswelle 118 länger sein als die Wellenaufnahmeabschnitte 122a, 122b. Die Schnittstelle zwischen dem elastischen Element 116 und der Ausgangswelle 118 ermöglicht eine axiale Fehlausrichtung zwischen der Ausgangswelle 118 und dem Rahmen 120, während die Ausgangswelle 118 weiterhin in das elastische Element 116 an den Wellenaufnahmeabschnitten 122a, 122b eingreifen kann. Eine Winkelfehlausrichtung kann auftreten, wenn die Ausgangswelle 118 in einer nicht parallelen Beziehung zu der Mittelachse der Drehmomentbegrenzungskupplung positioniert ist, was eine Mittelachse x der zentralen axialen Bohrung 140 oder eine andere Betriebsachse der Drehmomentbegrenzungskupplung sein könnte, zu der die Ausgangswelle 118 koaxial sein soll. Darüber hinaus kann die Drehmomentbegrenzungskupplung 110 eine axiale Fehlausrichtung der Ausgangswelle 118 ermöglichen, sodass die Welle 118 axial entlang der x-Achse zu dem elastischen Element 116 hin und von diesem weg bewegt werden kann, während die Kupplung dazwischen weiterhin beibehalten wird.
  • Zusätzlich können die Rahmeneingriffsabschnitte 124a, 124b des elastischen Elements 116 relativ zu den Aufnahmemerkmalen 130a, 130b für elastische Elemente des Rahmens 120 gleiten. Auf diese Weise kann die Drehmomentbegrenzungskupplung 110 eine radiale Fehlausrichtung zwischen der Ausgangswelle 118 und dem Rahmen 120 (oder dem drehbaren Eingang 14) ermöglichen. Eine radiale Fehlausrichtung tritt auf, wenn die Ausgangswelle 118 radial von der Mittelachse des Rahmens 120 (oder einer anderen Betriebsstelle innerhalb des Rahmens) verschoben wird. Die Ausgangswelle 118 kann innerhalb der zentralen axialen Bohrung 140 des Rahmens 120 radial verschoben werden, während die Kupplung dazwischen über das elastische Element 116 beibehalten wird. Darüber hinaus können bei einigen Ausführungsformen die federnden, elastischen und/oder federähnlichen Eigenschaften des elastischen Elements 116 angepasst werden, um eine Winkelfehlausrichtung zwischen der Ausgangswelle 118 und dem Rahmen 120 zu ermöglichen, sodass die Drehmomentbegrenzungskupplung 110 ein Drehmoment von der Ausgangswelle 118 an den drehbaren Eingang 14 auch dann liefern kann, wenn die Ausgangswelle 118 relativ zu der Mittelachse abgewinkelt ist.
  • Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 wird ein Querschnitt durch die Drehmomentbegrenzungskupplung 110 gezeigt, der von dem Bereich A-A genommen ist (3). 4 stellt die Drehmomentbegrenzungskupplung 110 in einem gekoppelten Zustand dar, sodass die Wellenaufnahmeabschnitte 122a, 122b des elastischen Elements 116 in die komplementäre Oberfläche der Eingriffsabschnitte 128a, 128b für elastische Elemente der Ausgangswelle 118 eingreifen. Die Ausgangswelle 118 und die Drehmomentbegrenzungskupplung 110 drehen sich gemeinsam aufgrund der Kupplung zwischen den Wellenaufnahmeabschnitten 122a, 122b und den Eingriffsabschnitten 128a, 128b für elastische Elemente der Ausgangswelle 118. Der gekrümmte Abschnitt 138 des elastischen Elements 116 kann einen Krümmungsradius enthalten, der gleich der Hälfte des Abstands zwischen dem ersten Eingriffsabschnitt 128a für elastische Elemente und dem zweiten Eingriffsabschnitt 128b für elastische Elemente der Ausgangswelle 118 ist, wenn er von dem Querschnitt A-A genommen wird.
  • 5 stellt die Drehmomentbegrenzungskupplung 110 in einem gelösten Zustand dar, sodass die Wellenaufnahmeabschnitte 122a, 122b des elastischen Elements 116 nicht in die komplementäre Oberfläche der Eingriffsabschnitte 128a, 128b für elastische Elemente der Ausgangswelle 118 eingreifen. Wenn das Drehmoment zwischen der Ausgangswelle 118 und der Drehmomentbegrenzungskupplung 110 die Drehmomentgrenze erreicht und/oder überschreitet, dreht sich die Ausgangswelle 118 relativ zu der Drehmomentbegrenzungskupplung 110, wobei dadurch bewirkt wird, dass sich der erste Wellenaufnahmeabschnitt 122a des elastischen Elements 116 relativ zu dem zweiten Wellenaufnahmeabschnitt 122b des elastischen Elements 116 bewegt. Wie in den 4 und 5 dargestellt, ist der Abstand zwischen den Eingriffsabschnitten 128a und 128b für elastische Elemente der Ausgangswelle 118 größer, wenn sich die Drehmomentbegrenzungskupplung in dem gelösten Zustand befindet (5), als wenn sich die Drehmomentbegrenzungskupplung in dem gekoppelten Zustand befindet (4), da das Drehmoment der Ausgangswelle 118 die Wellenaufnahmeabschnitte in Bezug auf die Ausgangswellenachse nach außen drückt.
  • Unter Bezugnahme auf 6 ist eine weitere Ausführungsform einer Drehmomentbegrenzungskupplung 210 dargestellt, die in eine Ausgangswelle 218 eingreift, und die Drehmomentbegrenzungskupplung 210 enthält ein elastisches Element 216 und einen Rahmen 220. Die Drehmomentbegrenzungskupplung 210 weist eine ähnliche Form wie die Drehmomentbegrenzungskupplung 110 auf. Das elastische Element 216 kann jedoch aus einem geformten Bereich aus länglichem Draht ausgebildet werden, und auch die Wellenaufnahmeabschnitte 222 (nur einer gezeigt) und die Eingriffsabschnitte 228 für elastische Elemente (nur einer gezeigt) der Ausgangswelle 218 weisen einen reduzierten Durchmesser im Vergleich zu dem Rest der Welle 218 auf und sind geformt, um sich eng an die Außenoberfläche des elastischen Elements 216 anzupassen. Die Eingriffsabschnitte 228 für elastische Elemente der Ausgangswelle 218 können quer zu der Drehachse der Welle liegen. Die Rahmeneingriffsabschnitte 224 (nur einer gezeigt) und die Aufnahmemerkmale 230 für elastische Elemente (nur eines gezeigt) des Rahmens 220 können einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Es sind jedoch ebenso beliebige andere Querschnittsformen möglich. Die Aufnahmemerkmale 230 für elastische Elemente (nur eines gezeigt) des Rahmens 220 sind in dieser Ausführungsform zylindrische Bohrungen, die der Querschnittsfläche des ersten Endes 234 des elastischen Elements 216 entsprechen, das selbst einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt aufweist. Das elastische Element 216 enthält ebenso einen gekrümmten Abschnitt 238, der an eine Innenbohrungswand 242 einer Axialbohrung 240 des Rahmens 220 anstößt. Zusätzlich enthält das elastische Element 216 gekrümmte Abschnitte 246 (nur einer gezeigt), die zwischen den jeweiligen Wellenaufnahmeabschnitten 222 und den Kupplungseingriffsabschnitten 228 der Ausgangswelle 218 positioniert sind. Die Drehmomentbegrenzungskupplung 210 funktioniert ähnlich wie die Drehmomentbegrenzungskupplung 110. Beispielsweise kann die Drehmomentbegrenzungskupplung 210 eine Winkelfehlausrichtung und eine radiale Fehlausrichtung auf ähnliche Weise wie die Drehmomentbegrenzungskupplung 110 erlauben.
  • Unter Bezugnahme auf 7 ist eine weitere Ausführungsform einer Drehmomentbegrenzungskupplung 310 dargestellt, die in eine Ausgangswelle 118 eingreift, und die Drehmomentbegrenzungskupplung 310 enthält ein elastisches Element 316 und einen Rahmen 320. Das elastische Element 316 weist eine ähnliche Form wie das elastische Element 116 in 3 auf, enthält jedoch einen gekrümmten Abschnitt 338, der in ein drittes Aufnahmemerkmal 330c für elastische Elemente des Rahmens 320 eingreift. Ein dritter Rahmeneingriffsabschnitt kann durch den gekrümmten Abschnitt 338 ausgebildet und durch das dritte Aufnahmemerkmal 330c für elastische Elemente aufgenommen werden. Außerdem sind die Rahmeneingriffsabschnitte 324a, 324b ähnlich wie die Rahmeneingriffsabschnitte 124a, 124b der Drehmomentbegrenzungskupplung 110 (3), und diese Abschnitte 324a, 324b greifen in das erste und zweite Aufnahmemerkmal 330a, 330b für elastische Elemente des Rahmens 320 ein. Zusätzlich kann der Krümmungsradius des gekrümmten Abschnitts 338 kleiner sein als der Abstand zwischen dem ersten Wellenaufnahmeabschnitt 322a und dem zweiten Wellenaufnahmeabschnitt 322b der Ausgangswelle 318, wenn er von einem axialen Querschnitt genommen wird. Bei dieser Ausführungsform greift der gekrümmte Abschnitt 338 des elastischen Elements 316 nicht in eine innere Bohrungswand 342 ein. Die Drehmomentbegrenzungskupplung 310 funktioniert ähnlich wie die Drehmomentbegrenzungskupplung 110 (3). Beispielsweise kann die Drehmomentbegrenzungskupplung 310 eine Winkelfehlausrichtung, eine radiale Fehlausrichtung und eine axiale Fehlausrichtung auf ähnliche Weise wie die Drehmomentbegrenzungskupplung 110 erlauben. Eine axiale Fehlausrichtung kann auftreten, wenn die Ausgangswelle 118 axial von der Drehmomentbegrenzungskupplung 310 entlang der x-Achse verschoben wird, sodass sich der Wellenaufnahmeabschnitt 322a, 322b axial in Bezug auf die Eingriffsabschnitte 128a, 128b für elastische Elemente bewegt. Die Drehmomentbegrenzungskupplung 310 kann eine axiale Fehlausrichtung erlauben, während sie ihre Funktionalität beibehält, da die Eingriffsabschnitte 128a, 128b für elastische Elemente axial länger sind (in Bezug auf die Mittelachse der Ausgangswelle 118) als die Breite der Wellenaufnahmeabschnitte 322a, 322b des elastischen Elements 316. So kann die Ausgangswelle axial angepasst werden, während die Funktionalität der Drehmomentbegrenzungskupplung 310 beibehalten wird.
  • Unter Bezugnahme auf 8 ist noch eine weitere Ausführungsform einer Drehmomentbegrenzungskupplung 410 dargestellt, die in eine Ausgangswelle 218 eingreift, und die Drehmomentbegrenzungskupplung 410 enthält ein elastisches Element 416 und einen Rahmen 420. Die Drehmomentbegrenzungskupplung 410 weist eine ähnliche Form wie die Drehmomentbegrenzungskupplung 310 in 7 auf, jedoch kann das elastische Element 416 als ein geformter Abschnitt eines länglichen Drahtes ausgebildet werden. Das elastische Element 416 enthält drei Rahmeneingriffsabschnitte 424 (nur zwei gezeigt: 424a, 424c), und der Rahmen 420 enthält drei Aufnahmemerkmale 430 für elastische Elemente (nur zwei gezeigt: 430a, 430c). Das erste und das zweite Aufnahmemerkmal 430a, 430b für elastische Elemente des Rahmens 420 greifen in das erste Ende 434 und das zweite Ende (nicht gezeigt) des elastischen Elements 416 an dem ersten und zweiten Rahmeneingriffsabschnitt 424 ein. Das dritte Aufnahmemerkmal 430c für elastische Elemente greift in den dritten Rahmeneingriffsabschnitt 424c des elastischen Elements 416 ein, der sich an dem gekrümmten Abschnitt 438 befindet. Die Drehmomentbegrenzungskupplung 410 ist so gezeigt, dass sie in dieselbe Ausgangswelle 218 eingreift, in die auch die Drehmomentbegrenzungskupplung 210 (6) eingreift. Die Wellenaufnahmeabschnitte 422 (nur einer gezeigt) des elastischen Elements 416 greifen an den Eingriffsabschnitten 228 für elastische Elemente (nur einer gezeigt) der Ausgangswelle 218 in die Ausgangswelle 218 ein. Außerdem kann das elastische Element 416 einen ersten und einen zweiten Biegeabschnitte 446a, 446b, die in ihrer Beschaffenheit denen des elastischen Elements 316 ähnlich sind, sowie einen dritten und einen vierten Biegeabschnitte 446c, 446d enthalten, die in ihrer Beschaffenheit denen des elastischen Elements 216 ähnlich sind. Die Drehmomentbegrenzungskupplung 410 weist ähnliche Betriebs- oder Funktionseigenschaften wie die Drehmomentbegrenzungskupplung 210 auf. Beispielsweise kann die Drehmomentbegrenzungskupplung 410 eine Winkelfehlausrichtung, eine radiale Fehlausrichtung und eine axiale Fehlausrichtung auf ähnliche Weise wie die Drehmomentbegrenzungskupplung 210 erlauben.
  • Unter Bezugnahme auf 9 ist eine Ausführungsform eines Drehmomentbegrenzungskupplungssystems 510 dargestellt, die in eine Ausgangswelle 518 eingreift, und die Drehmomentbegrenzungskupplung 510 enthält ein elastisches Element 516 und einen Rahmen 520. In einer Ausführungsform greift das elastische Element 516 in eine im Wesentlichen kugelförmige Komponente 548 der Ausgangswelle 518 ein. Der/die Eingriffsabschnitt(e) 528 für elastische Elemente kann/können auf einer im Wesentlichen kugelförmigen Komponente 548 enthalten sein, die an einem Ende der Ausgangswelle 518 befestigt ist. Das elastische Element 516 kann drei Wellenaufnahmeabschnitte 522a, 522b, 522c sowie vier Rahmeneingriffsabschnitte 524a, 524b, 524c, 524d enthalten, die in drei elastische Aufnahmemerkmale 530a, 530b, 530c für elastische Elemente des Rahmens 520 eingreifen. Wenn das von der Ausgangswelle 518 bereitgestellte Drehmoment die Drehmomentgrenze erreicht, verformt die im Wesentlichen kugelförmige Komponente 548 das elastische Element 516 an den Wellenaufnahmeabschnitten 522, was erlaubt, dass sich die Ausgangswelle 518 unabhängig von der Drehmomentbegrenzungskupplung 510 und dem drehbaren Eingang drehen kann. Diese Ausführungsform der Drehmomentbegrenzungskupplung 510 ermöglicht eine axiale und/oder winklige Fehlausrichtung der Ausgangswelle 518 und des Rahmens 520 durch Verwendung der im Wesentlichen kugelförmigen Komponente 548 der Ausgangswelle 518.
  • Die Aufnahmemerkmale 530a, 530b, 530c für für elastische Elemente des Rahmens 520 können mit gleichem Abstand zwischen ihnen auf dem Rahmen 520 positioniert werden. In einer Implementierung können die Aufnahmemerkmale 530a, 530b, 530c für elastische Elemente in einem Abstand von 120° zwischen den Mittelpunkten jedem Aufnahmemerkmal 530 für elastische Elemente angeordnet sein. Zusätzlich kann das elastische Element 516 ein erstes Ende 534 und ein zweites Ende 536 enthalten, die innerhalb desselben Aufnahmemerkmal 530a für elastische Elemente des Rahmens 520 positioniert sind. Auf diese Weise sind die beiden Rahmeneingriffsabschnitte 524a und 524d, die dem ersten Ende 534und dem zweiten Ende 536 des elastischen Elements 516 entsprechen, innerhalb eines einzigen Aufnahmemerkmal 530a für elastische Elemente des Rahmens 520 angeordnet. Darüber hinaus kann das elastische Element 516 zwei gekrümmte Abschnitte 538a, 538b enthalten, die innerhalb der anderen Aufnahmemerkmale 530b, 530c für elastische Elemente des Rahmens 520 angeordnet sind.
  • Die Drehmomentbegrenzungskupplung 510 kann drei Aufnahmeabschnitte 528 für elastische Elemente (nur zwei gezeigt: 528a, 528b) enthalten, die in die drei Wellenaufnahmeabschnitte 522a, 522b, 522c eingreifen. In einer Ausführungsform können die drei Aufnahmeabschnitte 528 für elastische Elemente jeweils eine Oberfläche 552 (nur zwei gezeigt: 552a, 552b) enthalten, die konfiguriert werden können, um die drei Wellenaufnahmeabschnitte 522a, 522b, 522c zu ergänzen. Die Oberflächen 552 können flach oder gekrümmt sein, wie mit dem gleichen oder einem anderen Krümmungsradius als der Rest der im Wesentlichen kugelförmigen Komponente 548 und/oder der gekrümmten Oberflächen 554. Beispielsweise können die Oberflächen 552 gekrümmte Ebenen, flache zweidimensionale Oberflächen oder eine Kombination aus den zwei sein. In einigen Ausführungsformen können die drei Aufnahmeabschnitte 528 für elastische Elemente jeweils eine gekrümmte Oberfläche 554 (nur zwei dargestellt: 554a, 554b) enthalten, die mit dem gleichen Krümmungsradius wie der Rest der im Wesentlichen kugelförmigen Komponente 548 gekrümmt sein kann, oder sie können einen relativ zu dem Rest der im Wesentlichen kugelförmigen Komponente 548 vergrößerten oder verkleinerten Krümmungsradius enthalten. Darüber hinaus können in einigen Ausführungsformen die planaren Oberflächen 552 mit den entsprechenden gekrümmten Oberflächen 554 verschmelzen und es fehlt eine definierte Grenze zwischen ihnen. Die gekrümmten Oberflächen 554 können auf eine bestimmte Weise konfiguriert werden, um eine verbesserte axiale Fehlausrichtung der Ausgangswelle 518 relativ zu der Drehmomentbegrenzungskupplung 510 zu ermöglichen. Da die Ausgangswelle 518 beispielsweise relativ zu der Mittelachse (x) der Drehmomentbegrenzungskupplung abgewinkelt ist, kann der gekrümmte Abschnitt 554a des Aufnahmeabschnitts 528a für elastische Elemente in den Wellenaufnahmeabschnitt 522a eingreifen, während er immer noch eine feste Beziehung in Bezug auf die Winkelposition der Ausgangswelle 518 und der Drehmomentbegrenzungskupplung 510 beibehält; wenn jedoch die Drehmomentgrenze erreicht ist, dreht sich die im Wesentlichen kugelförmige Komponente 548 (und die Ausgangswelle 518) unabhängig von der Drehmomentbegrenzungskupplung 510 aufgrund des Lösens der Aufnahmeabschnitte 528 für elastische Elemente von den Wellenaufnahmeabschnitten 522. Die Mittelachse (x) der Drehmomentbegrenzungskupplung kann eine Mittelachse der zentralen axialen Bohrung des Rahmens sein.
  • In einer anderen Ausführungsform kann die im Wesentlichen kugelförmige Komponente 548 ein einzelner, einheitlicher Wellenaufnahmeabschnitt 522 sein, der keine separaten ebenen Oberflächen 552 oder gekrümmten Oberflächen 554 enthält. Beispielsweise können die Eingriffspunkte oder -oberflächen zwischen der im Wesentlichen kugelförmigen Komponente 548 und dem/den Wellenaufnahmeabschnitt(en) 522 einheitlich kugelförmig sein und durchgehend den gleichen Krümmungsradius enthalten. Auf diese Weise kann der Eingriff der Ausgangswelle 518 in das elastische Element 16 als einheitliche oder Kugelgelenkkupplung fungieren, wobei dadurch eine axiale Fehlausrichtung ermöglicht wird, während gleichzeitig erlaubt wird, dass das Drehmoment von der Ausgangswelle 518 an die Drehmomentbegrenzungskupplung 510 geliefert wird.
  • Unter Bezugnahme auf 10 wird noch eine weitere Ausführungsform einer Drehmomentbegrenzungskupplung 610 gezeigt, die mit einer Ausgangswelle 618 in Eingriff steht. Die Drehmomentbegrenzungskupplung 610 enthält ein elastisches Element 616 und einen Rahmen 620. Das elastische Element 616 enthält zwei Rahmeneingriffsabschnitte 624a, 624b und einen einzelnen Wellenaufnahmeabschnitt 622. Die zwei Rahmeneingriffsabschnitte 624a, 624b greifen lösbar in die Aufnahmemerkmale 630a, 630b für elastische Elemente des Rahmens 620 ein, und jeder der zwei Rahmeneingriffsabschnitte 624a, 624b ist gekrümmt, sodass die Außenoberfläche jedes der zwei Rahmeneingriffsabschnitte 624a, 624b in enger Übereinstimmung mit den Aufnahmemerkmalen 630a, 630b für elastische Elemente passt. Bei einigen Ausführungsformen kann jedoch zwischen diesen Abschnitten ein kleiner Raum gelassen werden, damit die Rahmeneingriffsabschnitte 624a, 624b leichter aus den Aufnahmemerkmalen 630a, 630b für elastische Elemente des Rahmens 620 hinausgleiten, sodass die Rahmeneingriffsabschnitte 624a, 624b an eine Innenbohrungswand 642 stoßen. Das elastische Element 616 enthält ebenso zwei gekrümmte Abschnitte 638a, 638b, die zwischen einem jeweiligen Ende (z. B. dem ersten Ende 634 oder dem zweiten Ende 636) des elastischen Elements 616 und dem Wellenaufnahmeabschnitt 622 angeordnet sind. Der Krümmungsradius dieser gekrümmten Abschnitte 638a, 638b kann die Drehmomentgrenze diktieren, bei der die Rahmeneingriffsabschnitte 624a, 624b aus den Aufnahmemerkmalen 630a, 630b für elastische Elemente des Rahmens 620 herausgedrückt werden, wie nachstehend näher erläutert wird.
  • Wenn die Drehmomentgrenze erreicht ist, werden die Rahmeneingriffsabschnitte 624a, 624b aus den Aufnahmemerkmale 630a, 630b für elastische Elemente des Rahmens 620 herausgedrückt, sodass die Rahmeneingriffsabschnitte 624a, 624b an der inneren Bohrungswand 642 des Rahmens 620 anliegen, wobei sich dadurch die Ausgangswelle 618 und der Rahmen 620 unabhängig voneinander drehen können. Wenn die Drehmomentgrenze erreicht ist, ist somit ein ausreichendes Drehmoment zwischen der Ausgangswelle 618 (die fest mit dem elastischen Element 616 verbunden ist) und dem Rahmen 620 vorhanden, sodass das erste Ende 634 und das zweite Ende 636 zu der Mittelachse des Rahmens 620 und aus den Merkmalen 630 für elastische Elemente des Rahmens 620 gedrückt werden. An diesem Punkt bewegen sich das erste Ende 634 und das zweite Ende 636 des elastischen Elements 616, um die innere Bohrungswand 642 der Bohrung 640 zu berühren, und das elastische Element 616 (und die Ausgangswelle 618) kann sich im Wesentlichen frei von dem Rahmen 620 (und dem drehbaren Eingang) drehen.
  • In einer Ausführungsform ist das elastische Element 616 als eine einzige einheitliche Struktur konstruiert. Bei einer solchen Ausführungsform läuft der Wellenaufnahmeabschnitt 622 durch die Ausgangswelle 618 und greift in das Aufnahmemerkmal 628 für elastische Elemente der Ausgangswelle 618 ein. Der Wellenaufnahmeabschnitt 622 kann in den Eingriffsabschnitt 628 für elastische Elemente der Ausgangswelle 618 in einer Bohrung 650 der Ausgangswelle 618 eingreifen, und die Größe der Bohrung 650 kann der Querschnittsfläche des elastischen Elements 616 entsprechen, wenn es durch die Bohrung 650 der Ausgangswelle 618 läuft. In einer anderen Ausführungsform ist das elastische Element 616 aus mehreren Stücken oder Strukturen konstruiert (d. h. eine nicht-einheitliche Konstruktion). In einer solchen Ausführungsform kann das elastische Element 616 aus zwei separaten Stücken bestehen, die jeweils einen Wellenaufnahmeabschnitt 622 enthalten. Darüber hinaus können diese zwei getrennten Stücke an dem Außenumfang (oder an der Stirnseite) der Ausgangswelle 618 befestigt werden, oder die zwei getrennten Stücke können in die Ausgangswelle 618 an den jeweiligen Bohrungen 650 eingreifen (nur eine gezeigt).
  • Die Drehmomentbegrenzungskupplung 610 kann eine axiale Fehlausrichtung erlauben, da die Rahmeneingriffsabschnitte 624a, 624b und die Aufnahmemerkmale 630a, 630b für elastische Elemente des Rahmens 620 so lang sind, dass selbst bei einer Bewegung des Rahmens 620 in Bezug auf das elastische Element 616 die Rahmeneingriffsabschnitte 624a, 624b und die Aufnahmemerkmale 630a, 630b für elastische Elemente miteinander in Eingriff bleiben. Und in anderen Ausführungsformen kann die Drehmomentbegrenzungskupplung 610 durch verschiedene andere Konfigurationen und Konstruktionen der Komponenten der Drehmomentbegrenzungskupplung 610 eine Winkelfehlausrichtung und/oder eine axiale Fehlausrichtung erlauben.
  • Es gibt verschiedene andere Ausführungsformen einer Drehmomentbegrenzungskupplung, einer Ausgangswelle und eines drehbaren Eingangs, da die hierin abgebildeten nur als Beispiele für solche Vorrichtungen und Baugruppen gedacht sind. Es können verschiedene Formen, Größen, Konfigurationen und/oder Anordnungen solcher Vorrichtungen oder Baugruppen verwendet werden, während die Verwendung einer Drehmomentbegrenzungskupplung für die Translation des Drehmoments von der Ausgangswelle des Elektromotors auf den drehbaren Eingang bis zu einer Drehmomentgrenze weiterhin möglich ist.
  • Es ist zu verstehen, dass es sich bei dem Vorstehenden um eine Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung handelt. Die Erfindung ist nicht auf die bestimmte(n) hierin offenbarte(n) Ausführungsform(en) beschränkt, sondern wird ausschließlich durch die nachstehenden Ansprüche definiert. Darüber hinaus beziehen sich die in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen Aussagen auf bestimmte Ausführungsformen und sind nicht als Einschränkungen des Umfangs der Erfindung oder der Definition der in den Ansprüchen verwendeten Begriffe auszulegen, es sei denn, ein Begriff oder eine Phrase ist vorstehend ausdrücklich definiert. Verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Änderungen und Modifikationen an der/den offenbarten Ausführungsform(en) werden für Fachleute ersichtlich. Alle anderen Ausführungsformen, Änderungen und Modifikationen dieser Art sollen in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
  • Wie in dieser Patentschrift und in den Ansprüchen verwendet, sind die Begriffe „z. B.“, „beispielsweise“, „wie“ und „ähnlich“ und die Verben „umfassend“, „aufweisend“ und „enthaltend“ und ihre anderen Verbformen, wenn sie in Verbindung mit einer Auflistung einer oder mehrerer Komponenten oder anderer Elemente verwendet werden, jeweils als unbegrenzt auszulegen, was bedeutet, dass die Auflistung nicht als Ausschluss anderer, zusätzlicher Komponenten oder Elemente zu betrachten ist. Andere Begriffe sind im weitesten Sinne des Wortes auszulegen, es sei denn, sie werden in einem Kontext verwendet, der eine andere Auslegung erfordert. Darüber hinaus ist der Begriff „und/oder“ als ein inklusives ODER zu verstehen. Daher ist beispielsweise der Ausdruck „A, B und/oder C“ so auszulegen, dass er einen oder mehrere der Folgenden abdeckt: „A“; „B“; „C“; „A und B“; „A und C“; „B und C“; und „A, B und C“
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 9810108 [0019]

Claims (14)

  1. Drehmomentbegrenzungskupplung zum Verbinden eines Elektromotors mit einem drehbaren Eingang eines Verbrennungsmotors, umfassend: einen starren Rahmen, der konfiguriert ist, um mit einem/einer eines drehbaren Eingangs oder einer Ausgangswelle des Elektromotors gekoppelt zu werden; und ein elastisches Element, das konfiguriert ist, um in den/die anderen/andere des drehbaren Eingangs oder der Ausgangswelle des Elektromotors einzugreifen, der in den starren Rahmen eingreift, sodass das elastische Element im Wesentlichen seine Form beibehält und eine Winkelverschiebung zwischen dem drehbaren Eingang und der Ausgangswelle verhindert, wenn ein von der Ausgangswelle empfangener Drehmomentbetrag unter einer vorbestimmten Drehmomentgrenze liegt, während es ebenso eine Winkelfehlausrichtung und/oder eine radiale Fehlausrichtung der Ausgangswelle relativ zu dem drehbaren Eingang erlaubt, wobei das elastische Element seine Form ändert und einen Winkelversatz zwischen dem drehbaren Eingang und der Ausgangswelle erlaubt, wenn ein zwischen dem drehbaren Eingang und der Ausgangswelle übertragener Drehmomentbetrag die vorbestimmte Drehmomentgrenze überschreitet.
  2. Drehmomentbegrenzungskupplung nach Anspruch 1, wobei das elastische Element der Drehmomentbegrenzungskupplung eine einheitliche Struktur umfasst und wobei der starre Rahmen der Drehmomentbegrenzungskupplung eine einheitliche Struktur umfasst.
  3. Drehmomentbegrenzungskupplung nach Anspruch 1, wobei ein Wellenaufnahmeabschnitt des elastischen Elements eine axiale Fehlausrichtung der Ausgangswelle des Elektromotors relativ zu dem drehbaren Eingang erlaubt.
  4. Drehmomentbegrenzungskupplung nach Anspruch 1, wobei der starre Rahmen fest mit einem mechanischen Eingang verbunden ist.
  5. Drehmomentbegrenzungskupplung nach Anspruch 1, wobei das elastische Element einen ersten Rahmeneingriffsabschnitt und einen zweiten Rahmeneingriffsabschnitt enthält, und wobei der erste Rahmeneingriffsabschnitt und der zweite Rahmeneingriffsabschnitt jeweils gleitend mit wenigstens einem Aufnahmemerkmal für elastische Elemente des starren Rahmens gekoppelt sind.
  6. Drehmomentbegrenzungskupplung nach Anspruch 5, wobei das elastische Element aus einem Bereich eines länglichen Drahts ausgebildet ist, wobei der erste Rahmeneingriffsabschnitt in einen ersten Schlitz innerhalb des starren Rahmens in ein erstes des wenigstens einen Aufnahmemerkmals für elastische Elemente des starren Rahmens eingreift, und wobei der zweite Rahmeneingriffsabschnitt in einen zweiten Schlitz innerhalb des starren Rahmens in ein zweites des wenigstens einen Aufnahmemerkmals für elastische Elemente des starren Rahmen eingreift, an dem das elastische Element in eine Richtung senkrecht zu der Mittelachse gleiten kann.
  7. Drehmomentbegrenzungskupplung nach Anspruch 5, wobei das elastische Element ein erstes Ende, das dem ersten Rahmeneingriffsabschnitt entspricht, und ein zweites Ende enthält, das dem zweiten Rahmeneingriffsabschnitt entspricht, und wobei das erste Ende in ein erstes Aufnahmemerkmal für elastische Elemente eingreift und das zweite Ende in ein zweites Aufnahmemerkmal für elastische Elemente des starren Rahmens eingreift.
  8. Drehmomentbegrenzungskupplung nach Anspruch 7, wobei das elastische Element ferner einen gekrümmten Abschnitt umfasst, der zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende angeordnet ist, und wobei der gekrümmte Abschnitt in eine innere Bohrungswand des starren Rahmens passt.
  9. Drehmomentbegrenzungskupplung nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Wellenaufnahmeabschnitt lösbar mit nur einem einzigen Eingriffsabschnitt für elastische Elemente der Ausgangswelle gekoppelt ist, und wobei der einzige Eingriffsabschnitt für elastische Elemente der Ausgangswelle eine im Wesentlichen kugelförmige Komponente enthält.
  10. Drehmomentbegrenzungskupplung zum Verbinden eines Elektromotors mit einem drehbaren Eingang eines Verbrennungsmotors, umfassend: einem ringförmigen starren Rahmen, der eine zentrale axiale Bohrung und eine Mehrzahl von Aufnahmemerkmalen für elastische Elemente enthält und konfiguriert ist, um mit dem drehbaren Eingang gekoppelt zu werden; und ein elastisches Element, das in der zentralen axialen Bohrung des ringförmigen starren Rahmens angeordnet ist und in den ringförmigen starren Rahmen an jedem der Mehrzahl von Aufnahmemerkmalen für elastische Elemente eingreift, einschließlich wenigstens eines Wellenaufnahmeabschnitts, der konfiguriert ist, um in eine Ausgangswelle des Elektromotors einzugreifen und eine Winkel- oder radiale Fehlausrichtung der Ausgangswelle relativ zu einer Mittelachse des drehbaren Eingangs erlaubt, wobei die Drehmomentbegrenzungskupplung eine feste Beziehung zwischen einer Winkelposition der Ausgangswelle des Elektromotors und einer Winkelposition des drehbaren Eingangs beibehält, während ein von der Ausgangswelle empfangener Drehmomentbetrag an oder unter einer vorbestimmten Drehmomentgrenze liegt, und eine Winkelfehlausrichtung zwischen dem drehbaren Eingang und der Ausgangswelle erlaubt, wenn der auf die Ausgangswelle ausgeübte Drehmomentbetrag die vorbestimmte Drehmomentgrenze überschreitet.
  11. Drehmomentbegrenzungskupplung nach Anspruch 10, wobei das elastische Element ein erstes Ende, das einem ersten Rahmeneingriffsabschnitt entspricht, und ein zweites Ende enthält, das einem zweiten Rahmeneingriffsabschnitt entspricht, und wobei das erste Ende in ein erstes der Mehrzahl von Aufnahmemerkmalen für elastische Elemente eingreift und das zweite Ende in ein zweites der Mehrzahl von Aufnahmemerkmalen für elastische Elemente des starren Rahmens eingreift.
  12. Drehmomentbegrenzungskupplung nach Anspruch 11, wobei das erste Ende und das zweite Ende des elastischen Elements jeweils einen gekrümmten Abschnitt enthalten, wobei das erste Aufnahmemerkmal für elastische Elemente und das zweite Aufnahmemerkmal für elastische Elemente des starren Rahmens gekrümmt sind, um den gekrümmten Abschnitt des ersten Endes und den gekrümmten Abschnitt des zweiten Endes zu ergänzen, und wobei der erste und der zweite Rahmeneingriffsabschnitt des elastischen Elements das erste und das zweite Aufnahmemerkmal für elastische Elemente des starren Rahmens löst, wenn der auf die Ausgangswelle angewandte Drehmomentbetrag den vorbestimmten Wert überschreitet.
  13. Drehmomentbegrenzungskupplung nach Anspruch 10, wobei das elastische Element eine Mehrzahl von Wellenaufnahmeabschnitten enthält, die jeweils konfiguriert sind, um in eine im Wesentlichen kugelförmige Komponente der Ausgangswelle des Elektromotors einzugreifen.
  14. Drehmomentbegrenzungskupplung zum Verbinden eines Elektromotors mit einem drehbaren Eingang eines Nockenwellenversteller eines Verbrennungsmotors, umfassend: einen starren Rahmen, der konfiguriert ist, um mit dem drehbaren Eingang des Nockenwellenverstellers oder einer Ausgangswelle des Elektromotors gekoppelt zu werden; und ein elastisches Element, das konfiguriert ist, um in den/die anderen/andere des drehbaren Eingangs oder der Ausgangswelle des Elektromotors einzugreifen, der in den starren Rahmen eingreift, sodass das elastische Element im Wesentlichen seine Form beibehält und eine Winkelverschiebung zwischen dem drehbaren Eingang des Nockenwellenverstellers und der Ausgangswelle verhindert, wenn ein von der Ausgangswelle empfangener Drehmomentbetrag unter einer vorbestimmten Drehmomentgrenze liegt, während es ebenso eine Winkelfehlausrichtung und/oder eine radiale Fehlausrichtung der Ausgangswelle relativ zu einer Mittelachse der Drehbegrenzungskupplung erlaubt, wobei das elastische Element seine Form ändert und einen Winkelversatz zwischen dem drehbaren Eingang des Nockenwellenverstellers und der Ausgangswelle erlaubt, wenn ein von der Ausgangswelle empfangener Drehmomentbetrag die vorbestimmte Drehmomentgrenze überschreitet.
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