Die Erfindung betrifft eine Kupplung zur Übertragung eines Drehmoments. Die Kupplung weist ein Kupplungselement und ein mit diesem koppelbaren Gegenkupplungselement auf. Das Kupplungselement ist um eine Drehachse rotierbar. Um diese Drehachse ist auch das Gegenkupplungselement rotierbar. Das Gegenkupplungselement weist eine das Kupplungselement zumindest teilweise umlaufende Umschlingung mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende auf. Derartige Schlingfederkupplungen sind bekannt, wobei nach dem Stand der Technik die Schlingfeder schraubenförmig um das als Welle ausgebildete Kupplungselement gewickelt ist. Bei solchen bekannten Kupplungen ist die Umschlingung somit in axialer Richtung mehrfach um das Kupplungselement gewickelt.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer solchen Kupplung .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gebrauchseigenschaften und die Verwendbarkeit einer solchen Kupplung zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung die Merkmale von Anspruch 1 vor. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß bei einer Kupplung der eingangs beschriebenen Art zur Lösung der genannten Aufgabe vorgeschlagen, dass das erste Ende und das zweite Ende Längsabschnitte der Drehachse überdecken, die sich zumindest teilweise überschneiden . Die Längsabschnitte können auch als Axialabschnitte bezeichnet werden. Von dem ersten Ende wird somit ein erster Längsabschnitt der Drehachse und von dem zweiten Ende ein zweiter Längsabschnitt der Drehachse abgedeckt. Dabei gibt es zumindest eine Teilüberdeckung zwischen dem ersten und dem zweiten Längsabschnitt .

Es kann somit auch gesagt werden, dass das Kupplungselement senkrecht zu seiner Drehachse eine axiale Ebene definiert und dass ein Bereich des ersten Endes und ein Bereich des zweiten Endes in der axialen Ebene angeordnet sind.

Ferner kann somit auch gesagt werden, dass es einen Längsabschnitt in Richtung der Drehachse, also in axialer Richtung, gibt, der sowohl von dem ersten Ende als auch von dem zweiten Ende überdeckt wird.

Eine teilweise Überschneidung der Längsabschnitte kann beispielsweise auftreten, wenn die Umschlingung geringfügig axial verzerrt oder verformt ist.

Die Erfindung hat beispielsweise den Vorteil, dass hierdurch die Kupplung kompakter gebaut werden kann als nach dem Stand der Technik. Die Enden einer bekannten Schlingfeder sind nämlich axial versetzt, so dass Schlingfederkupplungen eine vergleichsweise große axiale Ausdehnung haben. Bei der vorgeschlagenen Lösung sind die Enden nicht axial versetzt und können somit zu kompakteren Ausgestaltungen führen. Erfindungsgemäße kompakte Kupplungen haben ein breites Anwendungsfeld und können insbesondere dann zum Einsatz kommen, wenn schmale, leichte Kupplungen von Vorteil sind wie beispielsweise bei Fahrzeugen, d.h. bei Kraftfahrzeugen, Fahrrädern oder sonstigen Fahrzeugen.

Bevorzugt sind das Kupplungselement und das Gegenkupplungselement drehfest koppelbar. Dies kann beispielsweise erreicht werden, wenn die Umschlingung zugezogen ist und mit dem Kupplungselement einen Reibschluss bildet .

Um besonders kompakte Kupplungen zu schaffen, kann bei einer Ausgestaltung der Kupplung vorgesehen sein, dass sich die Längsabschnitte vollständig überschneiden, somit den gleichen Längsabschnitt bilden. Die Enden weisen dann die gleiche axiale Breite auf. Noch kompakter können Kupplungen sein, wenn es einen Längsabschnitt gibt, der von der Umschlingung über deren gesamten Umlauf überdeckt wird. Dieser Längsabschnitt muss nicht notwendigerweise die gesamte axiale Breite der Umschlingung umfassen. Bevorzugt deckt allerdings die Umschlingung über deren gesamten Umlauf den gleichen Längsabschnitt ab. Dann ist die Umschlingung axial nicht verzerrt oder verformt. Der Umlauf kann hierbei je nach Ausgestaltung der Umschlingung auch mehr als 360° betragen.

Um die Reibung zwischen dem Kupplungselement und dem Gegenkupplungselement möglichst gleichmäßig zu verteilen, kann es vorteilhaft sein, wenn das Kupplungselement ein Rotationskörper ist. Damit ist nicht gemeint, dass das Kupplungselement im Detail rotationssymmetrisch zu sein hat. Es genügt vielmehr, dass die mit dem Gegenkupplungselement in Reibung stehende Kontaktfläche in azimutaler Richtung eine gleichmäßige Krümmung aufweist. Bevorzugt ist das Kupplungselement als Drehscheibe oder Welle ausgebildet, weist eine Drehscheibe oder Welle auf oder kann mit einer Welle verbunden oder verbindbar sein. Das Kupplungselement kann auch ein Hohlkörper wie beispielsweise eine Hohlwelle sein .

Eine Vielzahl von Anwendungen werden ermöglicht, wenn die Kupplung selbsthemmend ausgebildet ist. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Umschlingung zugezogen wird, wenn das Kupplungselement in eine Richtung rotiert. Selbsthemmung tritt ein, wenn dann ein Reibschluss entsteht. Die Umschlingung löst sich hingegen, wenn das Kupplungselement in die andere Richtung rotiert. Dann ist die Kupplung als Freilauf konstruiert. Hierbei kann vorgesehen sein, dass eines der beiden Enden der Umschlingung mit einer Last mechanisch verbindbar oder verbunden ist, während das andere Ende frei ist oder innenseitig mit dem Kupplungselement in Reibkontakt steht.

Um die Einsatzmöglichkeiten der Kupplung weiter zu verbessern, kann bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Gegenkupplungselement ein Betätigungselement aufweist, mit dem die Kupplung zwischen einem eingekuppelten Zustand und einem ausgekuppelten Zustand umschaltbar ist. Hierbei ist der eingekuppelte Zustand dadurch charakterisiert, dass in diesem Zustand eine Drehmomentübertragung erfolgen kann, während eine solche Übertragung in einem ausgekuppelten Zustand unterbleibt. Bevorzugt wird bei Betätigung des Betätigungselements das Drehmoment übertragen. Besonders bevorzugt erfolgt dies dadurch, dass die Umschlingung zugezogen wird. In einer anderen bevorzugten Varianten wird alternativ oder zusätzlich bei einer Betätigung des Betätigungselements eine Drehmomentübertragung beendet. Dies erfolgt besonders bevorzugt, indem die Umschlingung geöffnet wird. Die Betätigung kann mechanisch und/oder elektromechanisch erfolgen. Um möglichst wenig Kraft zur Betätigung aufwenden zu müssen, kann das Betätigungselement beispielsweise von dem ersten Ende gebildet sein. Das Betätigungselement kann alternativ oder zusätzlich an einer anderen Stelle des Gegenkupplungselements ausgebildet sein. Auch das zweite Ende kann ein Betätigungselement bilden. Eine elektromechanisch Betätigung kann beispielsweise mittels eines oder mehrerer Piezo-Aktuatoren erfolgen. Diese sind bevorzugt so in die Umschlingung integriert, dass mit den Piezo-Aktuatoren die effektive Länge der Umschlingung änderbar ist, so dass sich die Umschlingung öffnen und/oder zuziehen kann.

Zur Schaffung einer möglichst effektiven Kupplung kann es ferner vorteilhaft sein, wenn alternativ oder zusätzlich das zweite Ende ein Mittel zur Kraftübertragung bildet. Ein solches Mittel kann beispielsweise ein Zapfen, ein Zahn oder eine Verzahnung sein. Bevorzugt bildet das zweite Ende ein Mittel zur Kraftübertragung von einer Welle oder auf eine Welle, welche hier zur Abgrenzung gegenüber der bereits erwähnten Welle als Kraftübertragungswelle bezeichnet werden soll. Der zuvor erwähnte Zapfen, Zahn oder Verzahnung kann hierfür ein geeignetes Mittel sein.

Um zu erreichen, dass die Kupplung möglichst zuverlässig und gegebenenfalls auch mit wenig Kraftaufwand aktiviert werden kann, kann vorgesehen sein, dass die Umschlingung mehr als 360° beträgt. Bevorzugt ist die Umschlingung spiralförmig ausgebildet. Hierbei verändert sich der Radius der Umschlingung bei deren Umlauf. Es kann vorteilhaft sein, wenn in einen selbstüberlappenden Zwischenraum der Umschlingung Mittel zur Verringerung von Reibung eingebracht sind. Ein solches Mittel kann beispielsweise ein Rollenkäfig sein.

Zur Verbesserung der Kupplungswirkung kann vorgesehen sein, dass das Kupplungselement und das Gegenkupplungselement eine Kontaktfläche bilden, wobei die Kontaktfläche eine Einbuchtung und/oder eine Ausbuchtung hat. Die Kontaktfläche kann daher auch mehr als eine Ein- oder Ausbuchtung haben. Bewegen sich das Kupplungselement und das Gegenkupplungselement relativ zueinander, entstehen an der Kontaktfläche Reibungskräfte. Somit ist hierdurch eine Kupplungswirkung erreichbar. Bevorzugt sind ist die Ein und/oder Ausbuchtung länglich ausgebildet, vorzugsweise in Umlaufrichtung, beispielsweise in Form einer länglichen Vertiefung wie einer Nut oder einer länglichen Ausbuchtung. Eine solche Ausbuchtung kann auch als Vorsprung bezeichnet werden. Bevorzugt steht die längliche Ausbuchtung mit einer Nut in Spielpassung. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Nut in Umlaufrichtung als Keilnut oder eines Abschnitts einer solchen Keilnut ausgebildet ist. Die Form der Kontaktfläche kann insbesondere so gewählt sein, dass eine Reibwirkung eingestellt oder erhöht wird. Dies kann beispielsweise durch Veränderung eines Keilwinkels einer Keilnut und/oder eines keilförmigen länglichen Vorsprungs geschehen .

Zur Verbesserung der Kupplungswirkung kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass ein innen liegender Abschnitt der Umschlingung eine Oberfläche mit erhöhter Reibfähigkeit aufweist. Der innen liegende Abschnitt kann beispielsweise von einer Reibschlinge gebildet sein, die mit dem eine Keilschlinge bildenden Rest der Umschlingung verbunden ist. Alternativ oder zugleich weist der innen liegende Abschnitt der Umschlingung eine Vorspannung auf. Wird beispielsweise eine Reibschlinge vorgespannt, so ist hierdurch insbesondere ein betätigungsfreier Freilauf realisierbar .

Bei Ausgestaltungen der Kupplung, die ein Betätigungselement aufweisen, kann vorgesehen sein, dass die Kupplung eine mit dem Kupplungselement drehfest verbundene Welle, beispielsweise die bereits zuvor erwähnte Welle, aufweist, dass die Kupplung einen mit der Welle mechanisch verbundenen Umsetzer, der eine Drehbewegung der Welle in eine Schwenkbewegung eines Schwenkers umwandelt, aufweist und dass der Schwenker mechanisch mit dem Betätigungselement der Kupplung verbunden ist. Solche Ausgestaltungen haben eine Vielzahl interessanter Anwendungen. So kann mit dem Umsetzer unter Aufwendung von wenig Kraft eine Bewegung am Kupplungsausgang, insbesondere am zweiten Ende der Umschlingung, vorgegeben werden. Die Kupplung kann somit den Zweck eines Kraftverstärkers erfüllen, wobei die verstärkte Kraft von einer in eine Schwenkbewegung umgesetzten Drehbewegung übermittelt wird.

Eine solche Umsetzung setzt nicht zwingend die Verwendung einer erfindungsgemäßen Kupplung voraus. Es kann vielmehr auch eine Kupplung verwendet werden, welche wie eingangs be schrieben ausgebildet ist, um eine Drehbewegung in eine Schwenkbewegung umzusetzen. Dies ist mit einer Schlingfeder kupplung erreichbar. Die Verwendung einer Kupplung, welche erfindungsgemäß, insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der auf eine Kupplung gerichteten Schutzansprüche, ausgebildet ist, kann jedoch vorteilhaft sein, beispielsweise wenn sie einen kleineren Bauraum ausnutzt.

Die zuvor beschriebene Kupplung mit einem Umsetzer kann auch doppelt ausgeführt sein. Die Umsetzer können dabei zu einer Wechselvorrichtung kombiniert sein, mit der eine Drehbewegung der Welle in eine phasenversetzte, vorzugsweise alternierende und/oder um eine halbe Phase versetzte, Schwenkbewegung von sich korrespondierenden Kurvenscheiben umsetzbar ist oder umgesetzt wird. Bevorzugt gehört die doppelt ausführte Kupplung zu zwei Ausführungen einer doppelt ausgeführten Getriebestufe. In diesem Fall kann die Kupplung beispielsweise verwendet werden, um eingangsseitig bei einem stufenlosen Getriebe eine belastbare Arbeitsschwenkbewegung zu schaffen. Die Wechselvorrichtung gibt lediglich die komplette Schwenkbewegung vor und betätigt gleichzeitig die Kupplung. Dabei wird beim Arbeitsschwenk die Wechselvorrichtung zu einem großen Teil entlastet.

Bei Ausgestaltungen der Kupplung, die ein Betätigungselement aufweisen, kann ferner vorgesehen sein, dass die Kupplung eine mit dem Gegenkupplungselement drehfest verbundene Welle, beispielsweise die bereits zuvor erwähnte Welle, aufweist, dass ein mit der Welle mechanisch verbundener Umsetzer ausgebildet ist, der eine Drehbewegung der Welle in eine Schwenkbewegung einer Kurvenscheibe umwandelt, dass das Kupplungselement drehfest mit der Kurvenscheibe verbunden ist und dass Mittel ausgebildet sind, die die Betätigung der Kupplung mit der Schwenkbewegung synchronisieren. Die Mittel können mit der Schwenkbewegung gekoppelt sein. Möglich sind aber auch Ausgestaltungen, bei denen die Mittel nicht mit der Schwenkbewegung gekoppelt sind. Bevorzugt ist die Kupplung doppelt ausgeführt, wobei die beiden Umsetzer zu einer Wechselvorrichtung kombiniert sein können. Auch diese Ausgestaltungen haben den Vorteil, dass bei einem Arbeitsschwenk der Umsetzer oder die Wechselvorrichtung zu einem großen Teil entlastet werden kann.

Die Erfindung wird nun anhand einiger weniger Ausführungsbeispiele näher beschrieben, ist jedoch nicht auf diese wenigen Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Schutzansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der Ausführungsbeispiele.

Es zeigt:

Fig. 1 bis Fig. 4 eine erfindungsgemäße Kupplung,

Fig. 5 bis Fig. 8 eine alternative erfindungsgemäße

Kupplung,

Fig. 9 bis Fig. 12 eine weitere alternative erfindungs gemäße Kupplung, Fig. 13 bis Fig 16 eine Ausführung einer Wechsel- Vorrichtung,

Fig. 17 bis Fig 19 eine doppelt ausgeführte Kupplung mit der eine Drehbewegung in eine alternierende Schwenkbewegung umsetzbar ist ,

Fig. 20 ein Gegenkupplungselement einer alternativen erfindungsgemäße Kupplung,

Fig. 21 ein Gegenkupplungselement einer weiteren alternativen erfindungsgemäße Kupplung,

Fig. 22 ein Gegenkupplungselement einer weiteren alternativen erfindungsgemäßen Kupplung,

Fig. 23 bis Fig. 27 eine weitere doppelt ausgeführte

Kupplung mit der eine Drehbewegung in eine alternierende Schwenkbewegung umsetzbar ist.

Bei der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungs beispiele der Erfindung erhalten in ihrer Funktion überein stimmende Elemente auch bei abweichender Gestaltung oder Formgebung übereinstimmende Bezugszahlen.

Fig. 1 bis Fig. 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung 1. Fig. 1 zeigt die Kupplung 1 in Seitenansicht, Fig. 4 zeigt dieselbe Kupplung 1 in perspektivischer Ansicht, Fig. 2 stellt eine Schnittansicht der Kupplung 1 dar, wobei die Kupplung 1 an der Schnittebene A - A aufgeschnitten ist, wie in Fig. 1 angedeutet. In Fig. 3 ist ein Ausschnitt der in Fig. 2 gezeigten Schnittdarstellung vergrößert dargestellt.

Die Kupplung 1 weist ein Kupplungselement 3 und ein Gegenkupplungselement 5 auf, wobei das Kupplungselement 3 eine Drehscheibe 33 umfasst und wobei das Gegenkupplungselement 5 eine als Keilschlinge ausgebildete Umschlingung 7 umfasst, welche das Kupplungselement 3 nahezu vollständig umläuft. Das Kupplungselement 3 ist einstückig und somit drehfest mit einer Welle 31 verbunden. Mit der Welle 31 kann das Kupplungselement 3 in Drehbewegung versetzt werden, wenn das Kupplungselement 3 die Funktion eines Drehmomenteingangs übernimmt. Übernimmt hingegen das Kupplungselement 3 die Funktion eines Drehmomentausgangs , so wird in eingekuppeltem Zustand ein Drehmoment über die Welle 31 abgeführt. Hierbei rotiert das Kupplungselement 3 um die Drehachse 13. Auch das Gegenkupplungselement 5 kann um die Drehachse 13 rotieren.

Die Umschlingung 7 hat ein erstes Ende 9 und ein zweites Ende 11. Das zweite Ende 11 bildet einen Zahn und somit ein Mittel 21 zur Kraftübertragung von oder auf eine Kraftübertragungswelle. Auch das erste Ende 9 ist als Zahn ausgebildet. Das erste Ende 9 ist seiner Funktion nach ein Betätigungselement 19 und bildet somit ein solches. Wird nämlich an dem Betätigungselement 19 eine Kraft in der Weise ausgeübt, dass das Betätigungselement 19 in Richtung des Kraftübertragungsmittels 21 bewegt wird, so zieht sich die Umschlingung 7 zu, so dass sich ein Reibschluss zwischen dem Kupplungselement 3 und dem Gegenkupplungselement 5 ergibt. In diesem Fall befindet sich die Kupplung 1 in einem eingekuppeltem Zustand, in dem eine Kraftübertragung möglich ist. Wird hingegen das Betätigungselement 19 in die andere Richtung bewegt oder wirkt für den Fall nicht ausreichender Vorspannung auf dieses keine Kraft, so gibt es keinen Reibschluss zwischen der Umschlingung 7 und dem Kupplungselement 3, so dass keine Kraftübertragung möglich ist. In diesem Fall befindet sich die Kupplung 1 in einem ausgekuppelten Zustand und ist somit nicht aktiviert. Auch das Kraftübertragungsmittel 21 kann zugleich als Betätigungselement 19 dienen, da eine Kraftausübung auf dieses zu einem Zuziehen oder Öffnen der Umschlingung 7 führen kann.

Die beiden Enden 9, 11 wie auch die gesamte Umschlingung 7 haben eine endliche Breite. Sie überdecken daher jeweils einen Längsabschnitt 15, 16 der Drehachse 13 der auch als Axialabschnitt bezeichnet werden kann. Aufgrund der Tatsache, dass die Umschlingung 7 eine konstante Breite aufweist und nicht schraubenförmig verzerrt ist, überschneidet sich der von dem ersten Ende 9 überdeckte Längsabschnitt 16 vollständig mit dem von dem zweiten Ende 11 abgedeckten Längsabschnitt 15. Somit gibt es einen Längsabschnitt 17, der den Längsabschnitten 15 und 16 entspricht und der von der Umschlingung 7 über deren gesamten Verlauf überdeckt wird. Eine teilweise Überschneidung der Längsabschnitte 15, 16 kann verbleiben, wenn bei einem alternativen Ausführungsbeispiel die Umschlingung 7 lediglich geringfügig axial verzerrt oder verformt ist .

Wie besonders gut aus Fig. 3 ersichtlich, ist zwischen dem Kupplungselement 3 und dem Gegenkupplungselement 5 eine Kontaktfläche 27 ausgebildet, an der Reibkräfte zwischen dem Kupplungselement 3 und dem Gegenkupplungselement 5 wirken. Die Kontaktfläche 27 ist uneben ausgebildet. So weist das Kupplungselement 3 an dessen Oberfläche eine keilförmige Einkerbung auf, welche teilweise von der Umschlingung 7 ausgefüllt ist.

Die Umschlingung 7 bildet nicht mehrere Windungen, sondern lediglich nahezu eine einzige Windung, was dazu führt, dass die Reibung zwischen dem Kupplungselement 3 und der Umschlingung 7 reduziert sein kann. Zur Kompensation weisen Kupplungselement 3 und Umschlingung 7 eine Keilform auf. Die Kupplung 1 ist sehr schmal und ist daher beispielsweise gut für ein Fahrradgetriebe einsetzbar. Weil die Umschlingung 7 nur eine Windung hat, benötigt sie nur kleine Wege für das Ein- oder Auskuppeln. Aus diesem Grund kann ein kleines Spiel zwischen dem Kupplungselement 3 und dem Gegenkupplungselement 5 zulässig sein, um Schleppreibung zu vermeiden.

Die Kupplung 1 kann für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden. Insbesondere kann die Kupplung 1 zur Umsetzung einer an der Welle 31 anliegenden Drehbewegung in eine Schwenkbewegung verwendet werden. Hierbei kann insbesondere das zweite Ende 11 in eine Schwenkbewegung versetzt werden. Das zweite Ende 11 kann dabei einen Kraftausgang bereitstellen, so dass ein mit dem zweiten Ende 11 verbundenes Element wie beispielsweise eine spiralförmige Kurvenscheibe (vgl. auch die Kurvenscheiben 35, 36 in Fig. 17 bis 19) eines stufenlosen Getriebes in eine Schwenkbewegung versetzt werden kann.

Hierzu kann die Kupplung 1 einen Umsetzer aufweisen, der eine Drehbewegung der Welle 31 in eine Schwenkbewegung eines Schwenkers umwandelt. Ist der Schwenker dann mit einem Betätigungselement 19 der Kupplung 1 verbunden, so führt dies dazu, dass bei einem Vorwärtsschwenk des Schwenkers die Umschlingung 7 zugezogen wird und somit das zweite Ende 11 von der Drehbewegung der Welle 31 mitgenommen wird. Bei einem Rückwärtsschwenk des Schwenkers löst sich sodann die Umschlingung 7, so dass das zweite Ende 11 infolge der Verbindung des Betätigungselements 19 mit der Drehscheibe in seine Ausgangslage zurückgeholt wird.

Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Kupplung 1 mit Umsetzer doppelt ausgeführt ist, wobei beide Ausführungen zu einer um eine halbe Phase verschobenen Schwenkbewegung führen. Hierzu können die Umsetzer 131, 132 auch zu einer Wechselvorrichtung 133 kombiniert sein.

Eine Ausführung einer solchen Wechselvorrichtung 133 ist beispielsweise in Fig. 13 bis Fig. 16 abgebildet. Zum besseren Verständnis sind mit aufsteigender Abbildungsziffer sukzessive weitere Komponenten der Wechselvorrichtung 133 dargestellt. Fig. 13 bis Fig. 16 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.

Die Wechselvorrichtung 133 weist eine Eingangswelle 137, welche in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel einer Kupplung 1 mit der Welle 31 identisch ist, auf. An der Eingangswelle 137 sind eine erste Verschwenkscheibe 138 und eine zweite Verschwenkscheibe 139 fixiert. Die ähnlich oder in anderen Ausführungsbeispielen identisch ausgebildeten Verschwenkscheiben 138, 139 weisen eine 120“-Symmetrie auf, wobei der Scheibenradius im Winkel veränderlich ist mit einem Maximum und einem Minimum. Die beiden Verschwenkscheiben 138 und 139 sind um 60° gegeneinander verdreht, so dass sie bei Drehung der Eingangswelle 137 gegenphasig betrieben werden. Wenn der Radius der ersten Verschwenkscheibe 138 auf ein Minimum fällt, fällt der Radius der zweiten Verschwenkscheibe 139 auf ein Maximum und umgekehrt. Die Verschwenkscheiben 138, 139 können auch so ausgebildet sein, dass ein Maximum der einen Verschwenkscheibe 138, 139 nicht zugleich auf ein Minimum der anderen Verschwenkscheibe 139, 138 fällt. So kann bei entsprechender Ausbildung der Außenkontur der Verschwenkscheiben 138, 139 entlang einer Drehrichtung der Winkel von einem Minimum zu einem Maximum größer sein als der Winkel von einem Maximum zu einem Minimum. Dies kann den Vorteil haben, dass sich die Dauer des Vorwärtsschwenks von der Dauer des Rückschwenks unterscheiden kann, so dass bei einer doppelten Ausführung einer Getriebestufe genug Zeit verbleibt, dass die Kraftübertragung von der jeweils anderen Ausführung der Getriebestufe übernommen werden kann.

Mit der ersten Verschwenkscheibe 138 stehen um 180° gegeneinander verdrehte Rollenhebel 140, 144 in Wirkverbindung. Gleiches gilt für die zweite Verschenkscheibe 139. Der erste Rollenhebel 140 weist eine erste Laufrolle 141, eine zweite Laufrolle 142 und eine dritte Laufrolle 143 auf. Da in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die beiden Rollenhebel 140, 144 identisch ausgebildet sind, hat auch der zweite Rollenhebel 144 insgesamt drei Laufrollen, von denen in den Abbildungen lediglich die zweite Laufrolle 145 und die dritte Laufrolle 146 sichtbar ist.

Die erste Laufrolle 141 und die zweite Laufrolle 142, 145 wird jeweils von den Verschwenkscheiben 138, 139 zwangsgesteuert. Durch die gegenphasige Anordnung der Verschwenkscheiben 138, 139 und deren 120“-Symmetrie sowie durch die um 180° gegeneinander verdrehten Anordnung der Rollenhebel 40, 44 bewegen sich die Rollenhebel 140, 144 ebenfalls gegenphasig. Die zweite Laufrolle 142, 145 treibt jeweils eine Kurvenscheibe 109, 149 an. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel treibt die zweite Laufrolle 142 des ersten Rollenhebels 140 die bereits oben angesprochene Kurvenscheibe 109 an. Die zweite Laufrolle 145 des zweiten Rollenhebels 144 treibt in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die bereits oben angesprochene Kurvenscheibe 149 an. Die zuletzt genannte Kurvenscheibe 149 ist in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel identisch ausgebildet wie die korrespondierende Kurvenscheibe 109.

Zur Antreibung der Kurvenscheibe 109, 149 wird bei Rotation der Verschwenkscheiben 138, 139 der Rollenhebel 140, 144 in eine Schwenkbewegung versetzt. Diese Schwenkbewegung wird auf die Kurvenscheiben 109, 149 umgesetzt, wobei wegen eines schräg verlaufenden Eingriffs der zweiten Laufrolle 142, 145 in eine Aussparung 176 der Kurvenscheibe 109, 149 bei der Umsetzung der Verschwenkwinkel vergrößert wird.

Die jeweils dritte Laufrolle 143, 146 ist zu beiden Seiten in in einem Gehäuse 147 drehbar gelagerten Aufnahmescheiben 148 eingelassen, zu einer Seite in die erste Aufnahmescheibe 148, zu der anderen Seite in eine nicht abgebildete, identisch ausgebildete zweite Aufnahmescheibe. Dabei ist die dritte Laufrolle 143 des ersten Rollenhebels 140 und die dritte Laufrolle 146 des zweiten Rollenhebels 144 um 180° versetzt in die jeweilige Aufnahmescheibe 148 eingelassen.

Die resultierende gegenphasige Bewegung der beiden Rollenhebel 140, 144 bewirkt eine um eine halbe Phase versetzte Bewegung der korrespondierenden Kurvenscheiben 109, 149. Die beiden Kurvenscheiben 109, 149 schwenken daher bei Drehen der Eingangswelle 137 hin und her, jeweils alternierend und um eine halbe Phase versetzt. Zu einer identischen, lediglich um eine halbe Phase versetzten Schwenkbewegung trägt bei, dass die einzelnen Komponenten der Wechselvorrichtung 133 doppelt und identisch ausgeführt sind.

Die Wechselvorrichtung 133 führt somit zu einer um eine halbe Phase verschobenen Schwenkbewegung der Kurvenscheiben 109, 149. Wird nun die eine Kurvenscheibe 109 mit einem Betätigungselement 19 einer ersten Ausführung der Kupplung 1 verbunden und die andere Kurvenscheibe 149 mit dem Betätigungselement 19 einer zweiten Ausführung der Kupplung 1, so führen die beiden zweiten Enden 11 der beiden Ausführungen der Kupplung 1 eine um eine halbe Phase versetzte Schwenkbewegung aus. Werden nun beispielsweise spiralförmige oder kreisförmige Kurvenscheiben (vgl. auch Fig. 17 bis Fig. 19 und die dort gezeigten Kurvenscheiben 35, 36) mit den zweiten Enden 11 verbunden, so können diese ein um eine halbe Phase versetzte Schwenkbewegung ausführen, was beispielsweise bei der Konstruktion eines stufenlosen Getriebes Verwendung finden kann.

In Fig. 17 bis 19 ist ein alternatives, möglicherweise geeigneteres Ausführungsbeispiel in perspektivischer Ansicht (Fig. 17), Explosionsdarstellung (Fig. 18) und mit nur teilweise dargestellten Komponenten (Fig. 19) gezeigt, bei dem mit einer doppelt ausgeführte Kupplung 1 eine Drehbewegung einer Welle 31 in eine alternierende Schwenkbewegung von spiralförmigen Kurvenscheiben 35, 36 umgesetzt wird. Hierzu weisen die doppelte ausgeführten Kupplungen 1 eine Wechselvorrichtung 133 auf, welche ähnlich ausgebildet ist wie zuvor beschrieben. Diese Wechselvorrichtung 133 ist mit der Welle 31 verbunden und gibt so eine alternierende Schwenkbewegung vor. Das Kupplungselement 3 und das Gegenkupplungselement 5 sind jeweils ähnlich ausgebildet wie in Fig. 1 bis Fig. 4 gezeigt und weiter oben beschrieben. Anders als in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die spiralförmigen Kurvenscheiben 109, 149 ersetzt durch anders geformte Schwenker 110, 150. Andere Ausgestaltungen sind denkbar, wie beispielsweise ein Gegenzahn, der einen Zahn drehfest aufnehmen kann. Ausreichend ist, dass das Betätigungselement 19 alternierend betätigbar ist. In dem in Fig. 17 bis 19 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Betätigung des Betätigungselements 19 durch einen seitlich von dem jeweiligen Schwenker 110, 150 abragenden Zapfen 37, der in eine Ausnehmung 39 des Betätigungselements 19 eingreift.

Die Wechselvorrichtung 133 ist daher eine Kombination aus zwei Umsetzern 131, 132.

Wird nur ein einzelner Umsetzer 131 132 benötigt wie beispielsweise bei der oben beschriebenen Kupplung 1 mit einem einzelnen Umsetzer, so kann dieser analog zu der Wechselvorrichtung 133 konstruiert sein. Hierbei werden lediglich diejenigen Komponenten der Wechselvorrichtung 133 benötigt, die zur Ausführung einer Schwenkbewegung einer der beiden Kurvenscheiben 109, 149 oder anderer Schwenker 110, 150 benötigt werden. Ein solcher Umsetzer könnte daher beispielsweise im Wesentlichen die Komponenten aufweisen, welche den Umsetzer 131 oder den Umsetzer 132 gemäß den Fig. 13 bis 16 oder Fig. 17 bis 19 bilden.

Die oben beschriebene Kupplung 1 mit einem einzelnen Umsetzer oder bei doppelter Ausführung mit Wechselvorrichtung 133 kann auch mittels der als nächstes beschriebenen Ausführung einer erfindungsgemäßen Kupplung 1 realisiert werden oder mit jeder anderen, welche ein Betätigungselement 19 aufweist.

Fig. 5 bis Fig. 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung 1 in Seitenansicht (Fig. 5), perspektivische Ansicht (Fig. 6) im Frontalschnitt (Fig. 7) und Axialschnitt (Fig. 8) . Auch diese Kupplung 1 weist ein eine Drehscheibe 33 umfassendes und mit einer Welle 31 drehfest verbundenes Kupplungselement 3 auf, welches von einem Gegenkupplungselement 5 umschlungen ist. Auch hier hat die Umschlingung 7 im gesamten Umlauf eine konstante Breite und füllt einen Längsabschnitt 15, 16, 17 der Drehachse aus.

Im Unterschied zu dem in Fig. 1 bis Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Umschlingung 7 mehr als 360°. So kommt es zur Bildung eines selbstüberlappenden Zwischenraums 23 der Umschlingung 7. In diesem Zwischenraum 23 ist ein Rollenkäfig eingelegt, welcher ein Mittel 25 zur Verringerung von Reibung darstellt, welche entsteht, wenn das äußere, zweite Ende 11 der Umschlingung 7 gegenüber dem inneren, ersten Ende 9 der Umschlingung 7 verdreht wird. Das zweite Ende 11 der Umschlingung 7 weist eine Verzahnung auf, so dass durch die Verzahnung ein Mittel 21 zur Kraftübertragung gebildet ist. Die Umschlingung 7 hat ein Betätigungselement 19, welches nicht durch das erste Ende 9 der Umschlingung gebildet ist. Auch das zweite Ende 11 kann ein Betätigungselements 19 bilden.

Die Kupplung 1 ist selbsthemmend und lastfrei entsprechend dem eingestellten Schleppmoment entgegen der Sperrrichtung drehbar. Je nach Ausgestaltung kann sie aber auch nicht selbsthemmend ausgebildet sein und unter Last lösbar sein. Dies hängt vom gewählten Keilwinkel und dem Umschlingungswinkel des Rollenkäfigs ab. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Klemmkörper oder Rollenfreilauf treten bei dieser Kupplung 1 deutlich geringere Kräfte auf. Deshalb kann diese Ausführung auch deutlich leichter ausgeführt werden .

Soll die Kupplung 1 die Funktion eines lösbaren Freilaufs ausführen, so ist ein bestimmtes Schleppmoment erwünscht. Das Schleppmoment ist dadurch einstellbar, dass die Umschlingung 7 ein Untermaß gegenüber dem Kupplungselement 3 aufweist. Durch die Keilform und die zusätzliche rollengelagerte Teilumschlingung tritt schon bei einem geringen Schleppmoment eine sichere Selbsthemmung auf.

Bei anderer Auslegung des Keilwinkels führt die Kupplung 1 nicht die Funktion eines lösbaren Freilaufs aus. Doch auch dann kann die Kupplung 1 für unterschiedliche Anwendungen genutzt werden. Soll beispielsweise die Umschlingung 7 relativ zum Kupplungselement 3 nach rechts verdreht werden, so kann an dem zweiten Ende 11 der Umschlingung 7 eine Kraft nach rechts ausgeübt werden, wodurch sich die Umschlingung 7 öffnet und hierdurch der Reibschluss aufgehoben wird. In diesem Fall bildet das zweite Ende 11 als Betätigungselement 19. Soll hingegen die Umschlingung 7 nach links verdreht werden, so kann an dem eigentlichen Betätigungselement 19 eine Kraft nach links ausgeübt werden, so dass sich auch in diesem Fall die Umschlingung 7 öffnet, wodurch eine Verdrehung des Gegenkupplungselements 5 und dem Kupplungselement 3 ermöglicht wird.

Fig. 9 bis Fig. 12 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung 1 in Seitenansicht (Fig. 9), perspektivische Ansicht (Fig. 10) im Axialschnitt (Fig. 11) und Frontalschnitt (Fig. 12) . Diese Kupplung 1 weist eine Reihe von Ähnlichkeiten mit der in Fig. 5 bis Fig. 8 beschriebene Kupplung 1 auf, so dass bezüglich dieser Ähnlichkeiten auf die obige Beschreibung verwiesen werden soll .

Allerdings weist die in Fig. 9 bis Fig. 12 gezeigte Kupplung 1 auch Unterschiede auf. So ist insbesondere an der Kupplung 1 kein explizites Betätigungselement 19 vorgesehen, wobei auch hier das zweite Ende 11 als Betätigungselement 19 fungieren kann. Weiter ist der Keil in dem Kupplungselement 3 tiefer eingeschnitten. In dem tiefer eingeschnitteneren Bereich ist eine weitere Windung der Umschlingung 7 eingelegt, wobei es sich bei diesem innen liegenden Abschnitt 29 der Umschlingung 7 um eine Reibschlinge handelt, welche an dem inneren Ende des eine Keilschlinge bildenden Restes der Umschlingung 7 angebracht ist. Die Reibschlinge liegt dabei mit leichter Vorspannung auf dem Kupplungselement 3 auf und erzeugt somit in Sperrrichtung genügend Reibung, um die Umschlingung 7 zu schließen. In entgegengesetzter Richtung öffnet sich die Reibschlinge und kann dann, verglichen mit einem herkömmlichen Freilauf, mit geringer Reibung verschoben werden .

Die in Fig. 9 bis Fig. 12 gezeigte Kupplung 1 ist somit eine Freilaufkupplung, welche sich durch eine geringe Schleppreibung auszeichnet und zugleich ein geringes Gewicht und eine geringe Breite aufweist. Die in Fig. 9 bis Fig. 12 gezeigte Kupplung 1 kann beispielsweise bei einem Getriebeausgang eingesetzt werden, an dem aus zwei alternierenden Schwenkbewegungen eine kontinuierliche Drehbewegung erzeugt werden soll.

Fig. 20 zeigt ein Gegenkupplungselement 5 eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung 1, bei dem es um eine Variante der in Fig. 5 bis Fig. 8 abgebildeten Kupplung 1 handelt. Eine Betätigung der Kupplung 1 ist nicht ausschließlich rein mechanisch auslösbar, sondern auch elektrisch. Hierzu sind eine Mehrzahl von Betätigungselementen 19 vorgesehen, die als Piezo-Aktuatoren ausgebildet sind. Durch Anlegen einer Spannung können die als Piezo-Aktuatoren ausgebildeten Betätigungselemente 19 ihre Länge in Umlaufrichtung verändern, so dass mit ihnen die Umschlingung 7 zuziehbar und/oder öffenbar ist.

Fig. 21 zeigt ein Gegenkupplungselements 5 eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung 1, bei dem es sich um eine weitere Variante der in Fig. 5 bis 8 gezeigten Kupplung 1 handelt. Anders als in bei dem in Fig. 5 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiel ist bei dem in Fig. 21 dargestellten Ausführungsbeispiel die Kupplung 1 betätigbar, indem die Lage des Betätigungselements 19 in radialer Richtung verändert wird. In dem konkret gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Betätigungselement 19 einen an der Umschlingung 7 befestigten Fuß 41, einen eine drehbare Rolle 49 aufweisenden Arm 43 und einen von dem Fuß 41 seitlich abragenden Stift 45, welcher teilweise durch die Umschlingung 7 geführt ist und daher teilweise gestrichelt dargestellt ist. Das Ende 47 des Stiftes 45 berührt das erste Ende 9 der Umschlingung 7. Wird nun der Arm 43 durch Einwirkung einer Radialkraft radial nach innen bewegt, wird der Stift 45 durch den Fuß 41 auf das erste Ende 9 der Umschlingung 7 gedrückt. Dadurch wird die Umschlingung 7 geöffnet. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Ende 47 des Stifts 45 mit dem ersten Ende 9 der Umschlingung 7 befestigt sein. Dann kann je nach radialer Lage des Arms 43 die Kupplung 1 eingekuppelt oder ausgekuppelt sein.

Fig. 22 zeigt ein Gegenkupplungselements 5 eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung 1, bei dem es sich um eine weitere Variante der in Fig. 5 bis 8 gezeigten Kupplung 1 handelt. Das Gegenkupplungselement 5 besteht aus zwei Gegenkupplungselementen 5 gemäß Fig. 21, welche mit umgekehrten Umlaufsinn nebeneinander sind.

Fig. 23 bis Fig. 27 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung 1, welche Gemeinsamkeiten mit der in Fig. 17 bis 19 gezeigten doppelt ausgeführten Kupplung 1 aufweist, jedoch auch signifikante Unterschiede. Zum besseren Verständnis sind mit aufsteigender Abbildungsziffer sukzessive weitere Komponenten der Kupplung 1 dargestellt. Fig. 23 bis Fig. 27 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.

Bei der in Fig. 23 bis Fig. 27 gezeigten Kupplung 1 handelt es sich um eine doppelt ausgeführte Kupplung 1, mit der eine Drehbewegung in eine alternierende Schwenkbewegung umsetzbar ist .

Die Kupplung 1 weist eine aus zwei Umsetzern 131, 132 gebildete Wechselvorrichtung 133 auf, welche angetrieben wird von einer sich rotierenden Welle 31 und welche zwei im vorliegenden Ausführungsbeispiel kreisförmig ausgebildete Kurvenscheiben 35, 36 in zueinander alternierende Schwenkbewegungen versetzt. Mit den Kurvenscheiben 35, 36 ist jeweils ein rotierbar auf der Welle 31 gelagertes Kupplungselement 3 drehfest verbunden. Das Gegenkupplungselement 5 ist ausgebildet wie in Fig. 22 gezeigt und oben beschrieben. Die Rollen 49 des Betätigungselement 19 des Gegenkupplungselements 5 rollen an einer Lauffläche 51, die innenseitig an einem raumfest mit dem Gehäuse 147 verbundenen Ring 53 ausgebildet ist, ab. Aufgrund einer Vorspannung der Umschlingung 7 werden die Rollen 49 gegen die Lauffläche 51 gedrückt. Alternativ könnte dies auch durch Mittel bewirkt werden, die bei dem Betätigungselement 19 eine Federkraft verursachen. Der Innenradius der Lauffläche 51 ist bei ihrem Umlauf nicht konstant. Abgesehen von Übergangsbereichen, hat die Innenfläche 51 bei ihrem Umlauf zwei unterschiedliche Radien, wobei die Innenfläche 51 eine 120 ⁰ -Symmetrie aufweist. Dies bewirkt, dass bei einem Umlauf die Kupplung 1 alle 120° einmal betätigt wird und in diesem Winkelintervall auch wieder gelöst wird. Das zweite Ende 11 des Gegenkupplungselements 5 ist von der Welle 31 über die mit der Welle 31 drehfest vebundene Verbindungsscheibe 55 zwangsgesteuert und führt die gleiche Rotationsbewegung aus wie die Welle 31.

Die Variation des Innenradius der Lauffläche 51 ist nun so gewählt, dass die Betätigung der Kupplung 1 mit der Schwenkbewegung der Kurvenscheiben 35, 36 synchronisiert ist. Bei einem belasteten Arbeitsschwenk ist die Kupplung 1 eingekuppelt. Bei dem unbelasteten Rückschwenk ist die Kupplung 1 ausgekuppelt. Die Auskupplung ist erforderlich, da andernfalls ein Rückschwenk nicht erfolgen könnte. Die Einkupplung bewirkt, dass die Wechselvorrichtung 133 entlastet wird, da der Kraftfluss dann in erster Linie über das Kupplungselement 3 auf die Kurvenscheiben 35, 36 geleitet wird. Auch in diesem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Kupplung zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine Schwenkbewegung verwendet.

Zusammenfassend wird vorgeschlagen, dass eine Kupplung 1, bei der ein Kupplungselement 3 zumindest teilweise von einer Umschlingung 7 umlaufen wird, so konstruiert wird, dass ein erstes Ende 9 und ein zweites Ende 11 der Umschlingung 7 Längsabschnitte 15, 16 einer Drehachse 13 des

Kupplungselements 3 überdecken, die sich zumindest teilweise überschneiden .

Bezugszeichenliste

I Kupplung

3 Kupplungselement

5 Gegenkupplungselement

7 Umschlingung

9 erstes Ende von 7

II zweites Ende von 7

13 Drehachse

15 Längsabschnitt von 13

16 weiterer Längsabschnitt von 13

17 weiterer Längsabschnitt von 13

19 Betätigungselement

21 Mittel zur Kraftübertragung

23 Zwischenraum von 7

25 Mittel zur Verringerung von Reibung

27 Kontaktfläche

29 Abschnitt von 7

31 Welle

33 Drehscheibe

35 Kurvenscheibe

36 weitere Kurvenscheibe

37 Zapfen

39 Ausnehmung von 19

41 Fuß

43 Arm

45 Stift

47 Ende von 45

49 Rolle

51 Lauffläche

53 Ring

55 Verbindungsscheibe

108 Scheibe

109 weitere Kurvenscheibe

110 Schwenker 131 Umsetzer

132 weiterer Umsetzer

133 Wechselvorrichtung

137 Eingangswelle

138 erste Verschwenkscheibe

139 zweite Verschwenkscheibe

140 erster Rollenhebel

141 erste Laufrolle von 40

142 zweite Laufrolle von 40

143 dritte Laufrolle von 40

144 zweiter Rollenhebel

145 zweite Laufrolle von 44

146 dritte Laufrolle von 44

147 Gehäuse

148 erste Aufnahmescheibe

149 weitere Kurvenscheibe

150 weiterer Schwenker

176 Aussparung